Квантовий парадокс. Дослідники відкрили нову фазу матерії, яка раніше вважалася недосяжною.

Це відкриття не лише спростовує традиційні уявлення про електронну поведінку, але й відкриває нові горизонти для розробки комп'ютерів та сенсорів, які можуть мати неймовірну потужність, про яку ми раніше тільки мріяли, за інформацією видання Science Alert.

Все розпочалося з досліджень незвичайної комбінації церію, рутенію та олова (CeRu4Sn6). Міжнародна команда вчених змогла виявити в цій сплаві так звану топологічну напівметалеву фазу, яка раніше існувала лише в теоретичних розробках і формулах.

Для того щоб спостерігати це неймовірне явище, температура була знижена практично до абсолютного нуля. У таких екстремальних умовах матеріал переходить у стан "квантової критичності". Він ніби застряє на межі між різними перетвореннями. Звичні фізичні закони перестають діяти: матерія перестає бути просто сукупністю визначених частинок і перетворюється на вібрації, стаючи своєрідною "калюжею хвиль".

Раніше вважалося, що для появи топологічних станів необхідні упорядкованість і взаємодії між окремими електронами. У стані критичності, навпаки, домінує хаос і хвилі. Проте експеримент спростував ці уявлення: хаос не знищив порядок, а, навпаки, став його джерелом.

"Цей крок є основоположним досягненням, -- відверто ділиться своїми почуттями фізик Цімяо Сі з Райсівського університету. -- Наша дослідження показують, що сильні квантові явища можуть взаємодіяти, виробляючи абсолютно нові результати. Це відкриття має потенціал вплинути на розвиток квантової науки в майбутньому."

Одержали вражаючий результат. Пропустивши електричний струм через заморожений зразок, ми спостерігали ефект Холла — явище, коли електрони раптово змінюють свій напрямок. Цікаво, що зазвичай для цього потрібен магніт, але в нашому випадку його не було. Струм самостійно викривлявся, реагуючи на внутрішню структуру матеріалу.

Зільке Бюлер-Пашен з Віденського технічного університету каже, що це був момент істини: "Це дозволило нам поза всяким сумнівом довести: панівну точку зору потрібно переглянути".

З'ясувалося, що цей ефект проявлявся найбільш інтенсивно в тих місцях, де матеріал зазнавав найбільших "бур". Іншими словами, квантові флуктуації фактично сприяли формуванню нової фази.

Безумовно, це тільки перший крок. Тепер дослідники планують вивчати цей феномен в інших видах матеріалів.

"Ці висновки заповнюють прогалину у фізиці конденсованих середовищ, демонструючи, що сильні електронні взаємодії можуть породжувати топологічні стани, а не знищувати їх, -- підсумовує Цімяо Сі. -- Крім того, вони відкривають новий квантовий стан, що має суттєве практичне значення. Знаючи, що шукати, ми можемо досліджувати цей феномен більш системно. Це не просто теоретичне прозріння, це крок до створення реальних технологій, що використовують найглибші принципи квантової фізики".