O echipă de cercetători a identificat o fază neobișnuită a materiei într-un material cuantic, care prezintă proprietăți topologice în absența unei descrieri clasice bazate pe particule, potrivit unui studiu publicat în revista Nature Physics, citat de publicația Phys.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Cercetarea a fost realizată de fizicieni de la Universitatea Tehnică din Viena (TU Wien), care au analizat un material compus din ceriu, ruteniu și staniu. La temperaturi extrem de scăzute, apropiate de zero absolut, materialul intră într-un regim de criticitate cuantică, în care electronii nu mai pot fi descriși ca particule individuale cu energie și viteză bine definite.
În acest regim, purtătorii de sarcină electrică oscilează între mai multe faze concurente, iar modelele clasice utilizate pentru descrierea mișcării electronilor devin inadecvate. Cu toate acestea, cercetătorii au observat apariția unor proprietăți topologice, considerate până acum dependente de existența unor excitații de tip particulă bine definite.
Stările topologice ale materiei, recunoscute prin acordarea Premiului Nobel pentru Fizică în 2016, sunt cunoscute pentru robustețea lor față de defecte și perturbații. În mod tradițional, acestea sunt explicate prin modele care presupun electroni cu traiectorii și energii clar definite. Rezultatele obținute de echipa de la TU Wien sugerează însă că această condiție nu este întotdeauna necesară.
Experimentele au evidențiat apariția unui efect Hall anormal, în absența unui câmp magnetic extern, un semnal caracteristic al topologiei. Acest efect a fost observat exact în regiunile unde fluctuațiile cuantice sunt cele mai intense, iar descrierile clasice bazate pe particule eșuează.
Inițial, observațiile au părut incompatibile cu teoriile consacrate, însă măsurători suplimentare au confirmat rezultatele. Atunci când fluctuațiile cuantice au fost reduse prin aplicarea presiunii sau a câmpurilor magnetice, comportamentul topologic a dispărut, indicând o legătură directă între instabilitatea cuantică și apariția topologiei.
Cercetătorii descriu faza observată drept un „semimetal topologic emergent”. Modelele teoretice dezvoltate în colaborare cu fizicieni de la Rice University sugerează că regimurile de criticitate cuantică ar putea reprezenta un nou cadru pentru identificarea materialelor cu proprietăți topologice.
Autorii studiului consideră că rezultatele ar putea deschide direcții noi de cercetare în domenii precum calculul cuantic, senzorii de înaltă precizie și electronica avansată, prin extinderea criteriilor de căutare a materialelor topologice.
