Рига: -7.9°С
Пересмотр основ: электроны теряют «частицеподобность»
Современная физика столкнулась с парадоксальным, но поучительным открытием, которое ставит под сомнение десятилетиями устоявшиеся представления о поведении электронов в материалах. На протяжении долгого времени, даже с учетом квантовой механики, электроны удобно описывались как дискретные частицы, чьи столкновения и перемещение определяют электрический ток и свойства вещества. Однако недавние эксперименты показали, что в определенных условиях это описание полностью теряет актуальность, и при этом — физические законы не нарушаются.
Рождение «Эмергентного Топологического Полуметалла»
Международная группа ученых, в которую вошли специалисты из Венского технологического университета (TU Wien) и Университета Райса (Техас), экспериментально зафиксировала уникальное квантовое состояние в материале, близком к абсолютному нулю. В этом состоянии, получившем название «эмергентный топологический полуметалл», электроны перестают проявлять себя как отдельные объекты с четкими траекториями и энергиями. Их поведение носит коллективный характер, возникающий в условиях так называемой квантовой критичности — непрерывного колебания между разными фазами.
Топология без частиц: что изменилось
Ключевым моментом, подтвердившим новый режим, стало обнаружение спонтанного аномального эффекта Холла, который возник без внешнего магнитного поля. Ранее считалось, что устойчивые топологические состояния, ценные своей невосприимчивостью к дефектам, могут формироваться только тогда, когда носители заряда ведут себя как четко определенные квазичастицы. Открытие опровергло это допущение: топологические свойства проявились именно в момент максимальных квантовых флуктуаций, когда индивидуальность электронов была максимально «размыта». Профессора Зилке Бюлер-Пашен и Диана Киршбаум подчеркнули, что это доказывает возможность возникновения упорядоченных квантовых структур через сложные коллективные взаимодействия, а не через суммирование индивидуальных свойств.
Материал-прототип и взгляд в будущее
В ходе исследования использовалось соединение на основе церия, рутения и олова (CeRu₄Sn₆). Важно, что подавление этих флуктуаций внешним давлением приводило к исчезновению аномальных свойств, что указывает на прямую связь между квантовой критичностью и топологией. Это достижение не только расширяет понимание фундаментальных свойств материи, но и открывает новые практические пути для поиска материалов, пригодных для создания высокоэффективной квантовой электроники и сенсоров будущего.
Следите за новостями на других платформах: