NP: ученые ведут поиски новых состояний и надеются на прорыв в квантовой физике

Международная группа ученых совершила значительный прорыв в области физики элементарных частиц, который кардинально изменил наше представление о поведении этих частиц. В ходе экспериментов они обнаружили уникальное топологическое состояние в твердом материале при крайне низких температурах, близких к абсолютному нулю. В этих условиях электроны проявляют поведение, не укладывающееся в рамки традиционных физических законов. Это явление, названное "эмергентный топологический полуметалл", открывает новые возможности для создания передовых электронных устройств, таких как квантовые компьютеры и высокоточные датчики.

Исследователи из Венского технологического университета и Университета Райса проводили эксперименты с материалом, состоящим из церия, рутения и олова, при температурах, не превышающих одного градуса выше абсолютного нуля. В этом состоянии вещество переходило в режим квантовой критичности, и электроны начинали колебаться между различными состояниями. Традиционные методы описания поведения электронов в таких условиях оказались неэффективными.

Несмотря на видимую хаотичность, ученые заметили аномальный эффект Холла, который возникал без внешнего магнитного поля. Это служит подтверждением топологического характера поведения материала. Особенно сильный сигнал был зафиксирован при максимальных квантовых флуктуациях. Ведущий автор исследования, Диана Киршбаум, подчеркнула, что подавление этих флуктуаций с помощью давления приводит к утрате уникальных свойств материала.

Профессор Зилке Бюлер-Пашен отметила, что результаты исследования стали неожиданностью для научного сообщества. Это открытие показывает, что топологические свойства могут возникать не только благодаря индивидуальным частицам, но и через более сложные, абстрактные механизмы. Теоретическую модель для объяснения этого явления разработал Лей Чэнь.

Профессор Кимиао Си подчеркнул, что объединение квантовой и топологической физики открыло новую область научных исследований. Это открытие предоставляет практический метод для выявления новых материалов с аналогичными свойствами через экспериментальное обнаружение квантово-критического поведения. Результаты исследования являются важным шагом на пути к созданию технологий будущего, основанных на принципах квантовой механики.