Учёные открыли новое состояние материи, которое считали невозможным

Квантовая критичность неожиданно породила топологический полуметалл, изменяя представления о поведении электронов.

Международная группа физиков обнаружила новое квантовое состояние материи, которое, согласно устоявшимся теориям, не должно существовать, сообщает ScienceAlert. Открытие заставляет пересмотреть фундаментальные представления о том, как ведут себя электроны в экстремальных условиях, и может иметь далеко идущие последствия для квантовых технологий, электроники и сенсорных систем.

Речь идет о топологической фазе полуметалла, которую теоретически предсказали для соединения с церием, рутением и оловом - CeRu₄Sn₆. Эксперименты подтвердили, что при сверхнизких температурах этот материал действительно переходит в новое квантовое состояние, когда достигает так называемой квантовой критичности.

В этой точке вещество балансирует на грани фазового перехода, а квантовые флуктуации начинают доминировать над классической физикой. Обычно считалось, что в таких условиях электроны теряют "частичную" упорядоченность, необходимую для возникновения топологических состояний. Однако новое исследование показало обратное.

Ключевым доказательством стало появление аномального эффекта Холла: когда через охлажденный почти до абсолютного нуля материал пропускали ток, электроны отклонялись в сторону без какого-либо магнитного поля. Это указывает на то, что траектория электронов определяется внутренней топологией материала.

"Именно это наблюдение позволило нам однозначно доказать, что прежние представления необходимо пересмотреть", - объяснила физик Зильке Бюлер-Пашен из Венского технического университета.

Исследователи также выяснили, что топологический эффект был самым сильным именно там, где электронная структура была наиболее нестабильной. То есть квантовые колебания не разрушали новое состояние, а наоборот - стабилизировали его.

Ученые подчеркивают, что это только начало. Следующие шаги - поиск подобного состояния в других материалах и более детальное изучение условий, при которых оно возникает. По их мнению, открытие заполняет важный пробел в физике конденсированного состояния и открывает путь к созданию нового класса материалов, которые будут сочетать высокую стабильность с сверхчувствительными квантовыми свойствами.

Как подытоживают ученые, это не просто теоретический прорыв, а реальный шаг к технологиям, способным использовать глубочайшие принципы квантовой физики.

Напомним, ранее сообщалось, что ученые впервые превратили свет в “твердую жидкость”.

Человечество впервые "увидело" темную материю

Новости от Корреспондент.net в Telegram и WhatsApp. Подписывайтесь на наши каналы https://t.me/korrespondentnet и WhatsApp