Ученые ведут поиски новых состояний и надеются на прорыв в квантовой физике

Международная команда исследователей сделала важное открытие, которое меняет привычные представления о поведении элементарных частиц. Ученым удалось экспериментально зафиксировать уникальное топологическое состояние в твердом материале при экстремально низких температурах, близких к абсолютному нулю. В этих условиях электроны перестают вести себя как отдельные частицы, нарушая известные законы физики. Новое явление, получившее название «эмергентный топологический полуметалл», открывает широкие перспективы для создания передовой электроники, включая квантовые компьютеры и сверхточные датчики.

Специалисты из Венского технологического университета совместно с коллегами из американского Университета Райса проводили опыты с соединением церия, рутения и олова. Как сообщается в публикации журнала Nature Physics, эксперименты проходили при температуре менее 1 градуса выше абсолютного нуля. В таком режиме вещество переходит в состояние квантовой критичности, характеризующееся интенсивными колебаниями между разными состояниями. Традиционные методы описания поведения электронов в этой ситуации оказываются бессильны.

Несмотря на хаотичность процессов, физики зафиксировали четкий сигнал — так называемый аномальный эффект Холла. Удивительно то, что этот эффект возник спонтанно, без воздействия внешнего магнитного поля, что является верным признаком топологического поведения. Парадокс заключается в том, что наиболее сильный сигнал наблюдался именно в момент максимальных квантовых флуктуаций. Ведущий автор работы Диана Киршбаум пояснила, что если подавить эти колебания давлением, то уникальные свойства материала исчезают.

Профессор физики Зилке Бюлер-Пашен отметила, что полученные результаты стали большой неожиданностью для научного сообщества. По ее словам, открытие доказывает, что «для возникновения топологических свойств не обязательна картина отдельных частиц». Ученые пришли к выводу, что топологические отличия могут формироваться более сложным, абстрактным математическим путем. Теоретическое обоснование этого феномена помог разработать исследователь Лей Чэнь, создавший новую модель взаимодействия в таких системах.

Профессор Кимиао Си подчеркнул, что объединение двух областей физики позволило исследователям выйти на совершенно неизведанную территорию. Данное открытие дает практический инструмент для поиска новых материалов с похожими свойствами, так как квантово-критическое поведение достаточно легко обнаружить экспериментально во многих классах соединений. Это достижение становится важным шагом на пути к созданию реальных технологий будущего, использующих глубокие принципы квантовой механики.

Оригинал статьи.

Самое популярное за сегодня:

Долг США грозит бюджету WADA проблемами, а Россия определилась с выплатой

Прошло два века, прежде чем верующие узнали скрытые пророчества Серафима Саровского

Анатолий Пегов: украинская команда ведет себя по-хамски на этапе Кубка Европы

Много лет прошло с побега Федорова из СССР на самолете владельца Детройта

Член ОП Рогов сообщил о снятии с должности генерал-лейтенанта Ахмедова