همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: این کشف توسط یک تیم بینالمللی از پژوهشگران انجام شده و نشان میدهد در شرایطی که ماده به مرحله بحران کوانتومی (Quantum Criticality) میرسد، نوعی حالت «نیمهفلزی توپولوژیک» از ماده میتواند ظاهر شود.
به گزارش ساینسآلرت، این حالت در مادهای متشکل از سریم، روتنیوم و قلع با فرمول شیمیایی CeRu₄Sn₆ مشاهده شده است؛ مادهای که پیشتر تنها بهصورت نظری برای چنین رفتاری پیشبینی شده بود.
در دماهای بسیار نزدیک به صفر مطلق، این ماده وارد نقطهای میشود که مرز میان فازهای مختلف آن ناپایدار است و نوسانهای کوانتومی بر رفتار ذرات غلبه پیدا میکنند. در چنین شرایطی، الکترونها دیگر مانند ذرات مجزا عمل نمیکنند و رفتار آنها بیشتر به موج شباهت دارد. پیشتر تصور میشد که در چنین شرایطی، شکلگیری حالتهای توپولوژیک ماده امکانپذیر نیست.
با این حال، پژوهشگران با سرد کردن ماده و اعمال جریان الکتریکی، پدیدهای مشابه اثر هال را مشاهده کردند؛ پدیدهای که در آن جریان الکتریکی بدون حضور میدان مغناطیسی منحرف میشود. به گفته دانشمندان، این انحراف نشانهای روشن از وجود ویژگیهای توپولوژیک در ساختار الکترونی ماده است.
بیشتر بخوانید:
- تصاویری از برف آخرالزمانی در روسیه
- نخستین پهپاد هیدروژنی جهان وارد میدان جنگ شد
- خوابهایی که بیماریهای آینده را پیشگویی میکنند
تحلیل نتایج نشان داد که نوسانهای شدید کوانتومی، بهجای نابود کردن نظم توپولوژیک، به شکل غیرمنتظرهای به پایدار شدن این حالت جدید کمک کردهاند. این یافته با دیدگاههای رایج در فیزیک ماده چگال در تضاد است و نشان میدهد که برهمکنشهای قوی الکترونی میتوانند به ایجاد، و نه تخریب، حالتهای توپولوژیک منجر شوند.
دانشمندان معتقدند این کشف میتواند مسیر توسعه مواد جدید با پاسخهای کوانتومی بسیار حساس و در عین حال پایدار را هموار کند؛ موادی که کاربرد بالقوهای در محاسبات کوانتومی، بهبود بهرهوری الکترونیکی و فناوریهای پیشرفته تصویربرداری و حسگری دارند.
پژوهشگران اکنون در پی بررسی امکان ظهور این حالت کوانتومی در مواد دیگر هستند تا مشخص شود این پدیده تا چه حد عمومی است و تحت چه شرایطی میتوان آن را بهطور کنترلشده ایجاد کرد.
