Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики обнаружили считавшееся невозможным состояние материи
Ученые доказали существование топологических состояний материи там, где ранее это считалось невозможным из-за разрушения привычных свойств частиц. Оказалось, даже в условиях квантового хаоса могут спонтанно возникать структуры, устойчивые к внешним возмущениям. Для этого пришлось пересмотреть фундаментальное определение топологии, отделив его от классического поведения электронов.
Квантовая физика давно приучила нас к тому, что частицы ведут себя как волны. Тем не менее во многих ситуациях физики продолжают использовать классическое представление об электронах как о частицах, летящих сквозь материал. Это упрощение отлично работало при описании электрического тока и даже легло в основу теории топологических изоляторов, за открытие которых в 2016 году вручили Нобелевскую премию. Топологические состояния характеризуются особой геометрической устойчивостью: их свойства нельзя изменить мелкими деформациями.
Однако существует особый класс квантовых материалов, где классическая картина рушится окончательно. В них электроны взаимодействуют друг с другом настолько сильно, что теряют привычные свойства частиц: у них пропадают четко определенная скорость и положение. Долгое время считалось, что в таких условиях топологические эффекты существовать не могут.
Группа исследователей опровергла это заблуждение. Результаты работы они опубликовали в журнале Nature Physics.
Физики экспериментировали с соединением церия, рутения и олова CeRu4Sn6. При охлаждении почти до абсолютного нуля этот материал переходит в так называемое квантовое критическое состояние, начиная непрерывно флуктуировать между двумя фазами. В этом режиме электроны окончательно теряют индивидуальные свойства, превращаясь в единую пульсирующую квантовую среду.
Вопреки всем ожиданиям, именно в точке самых сильных флуктуаций приборы зафиксировали мощный спонтанный эффект Холла. Обычно этот эффект возникает под действием внешнего магнитного поля, искривляющего траектории электронов. Но в данном случае никакого магнита рядом не было: электроны поворачивали сами, повинуясь внутренней геометрии материала. Более того, как только ученые подавляли квантовые флуктуации давлением или магнитным полем, эффект исчезал.
Теоретическую поддержку эксперименту оказали коллеги-физики из США, разработавшие модель для объяснения феномена. Они доказали, что топология может рождаться прямо из хаоса квантовой критичности, даже когда исчезают привычные квазичастицы. Устойчивые свойства возникают на более глубоком математическом уровне: симметрия системы заставляет энергетические спектры пересекаться определенным образом, создавая структуру поверх квантового шума.
Работа физиков открывает новый способ поиска экзотических материалов. Теперь ученые знают, что квантовая критичность — не помеха, а катализатор для возникновения топологических фаз. Открытие может привести к созданию принципиально новой электроники, где током управляют не магнитные поля, а внутренняя геометрия вещества, устойчивая к помехам и дефектам.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
На Меркурии может появиться первый в истории «вечный рассвет»: ученые предложили отправить туда планетоход, который будет постоянно ехать вдоль границы дня и ночи. Подход открывает путь к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы без риска разрушительного перегрева.
Микробиологи вырастили неизвестный ранее вид Асгард-архей из гиперсоленых микробных матов и впервые сделали 3D-снимки их прямого физического контакта с симбиотическими бактериями. Анализ томограмм показал встречное структурное движение: археи формируют сложную сеть из нитей и отпочковывающихся мембранных пузырьков, а бактерии прокладывают к этой сети прямые белковые нанотрубки. Визуализация подтверждает гипотезу о том, что эукариотические клетки возникли в результате тесного физического и метаболического переплетения двух микроорганизмов.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии