Учёные нашли квантовое состояние материи там, где его считали невозможным

Исследователи из Университета Райса (США) и Венского технического университета (Австрия) экспериментально подтвердили существование топологической полуметаллической фазы в соединении CeRu4Sn6, состоящем из церия, рутения и олова. Ранее научное сообщество считало формирование подобного состояния невозможным в условиях квантовой критичности.

В ходе эксперимента учёные охладили образец CeRu4Sn6 до температуры, близкой к абсолютному нулю, и пропустили через него электрический ток. При достижении квантовой критичности — состояния, в котором материал находится на границе фазового перехода и квантовые флуктуации становятся доминирующими, — исследователи зафиксировали аномальный эффект Холла. Электрический ток отклонялся в сторону без воздействия внешнего магнитного поля, что указывает на топологическую природу явления.

Согласно существовавшим представлениям, квантовая критичность исключает возможность формирования топологических состояний, поскольку электроны в таких условиях теряют индивидуальные свойства. Полученные данные опровергают эту концепцию: именно в зонах наибольшей электронной нестабильности топологический эффект проявился с максимальной интенсивностью.

Физик Цимяо Сы отметил, что сильные электронные взаимодействия способны порождать топологические состояния, а не разрушать их. Сочетание квантовой критичности и топологической защиты открывает перспективы для создания материалов с повышенной чувствительностью к внешним воздействиям при сохранении стабильности квантовых свойств. Потенциальные области применения включают квантовые вычисления и высокоточные сенсорные системы.

Источник: ScienceAlert