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 РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
Ближайшие родственники человека — шимпанзе и бонобо — выстраивают дружественные связи по тем же принципам, что и люди, согласно теории социальных кругов. Исследователи впервые показали, что эта закономерность возникла задолго до появления человека.
Ученые обнаружили один из самых убедительных примеров гибели звезды редчайшего типа — взрыв светила оказался настолько мощным, что полностью уничтожил своего прародителя. Наблюдения сверхновой SN 2023vbw могут стать надежным подтверждением существования так называемых парно-нестабильных сверхновых — теоретически предсказанных космических катастроф, которые оставались практически неуловимыми на протяжении десятилетий.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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