رصد العلماء سلوكًا غريبًا للإلكترونات في المادة الكمومية خماسي تيلوريد الزركونيوم (ZrTe5). في ظروف قريبة من الصفر المطلق وتحت مجالات مغناطيسية تصل إلى 60 تسلا، تُظهر المادة تذبذبات كمومية لا تختفي حيث تتطلب النظرية القياسية ذلك.
التذبذبات العادية للمقاومة المغناطيسية دورية بالنسبة لمقلوب المجال وتتلاشى بعد الحد الكمومي. في ZrTe5 الصورة مختلفة: تستمر التذبذبات أبعد من المتوقع ولا تتبع الدورية المعتادة 1/B.
أُجريت التجارب عند درجات حرارة حوالي 0.7 كلفن. جمع الفريق بين قياسات النقل الكهربائي في مجالات فائقة القوة وحسابات نظرية مفصلة.
قاد البحث متخصصون من جامعة ساو باولو في البرازيل مع زملاء من مختبر لوس ألاموس الوطني وجامعة واشنطن. نُشرت النتائج في Nature Communications.
يشير البروفيسور جوليو لاريا خيمينيز من USP إلى أن العمل يوسع فهم نقل الإلكترونات في الأطوار الغريبة للمادة. العوازل الطوبولوجية، كما يقول، يمكن أن تنقل ليس فقط الشحنة ولكن أيضًا لف الإلكترونات.
في المواد القريبة من التحولات الطوبولوجية الطورية، تتصرف الإلكترونات مثل شبه الجسيمات المشابهة لفيرميونات ديراك النسبية. تفاعل لفها مع المجال المغناطيسي يغير مستويات الطاقة بحيث تعود مستويات لانداو وتتقاطع مرة أخرى مع الطاقة ذات الصلة للنظام.
تشير هذه الملاحظة إلى أصل طوبولوجي للتأثير، وليس تفاعلات متعددة الجسيمات العادية. ما الذي يقف وراء هذا الإصرار للتذبذبات؟
يسلط الاكتشاف الضوء على دور اللف في خصائص النقل للمواد الطوبولوجية ويفتح الطريق لفهم أعمق للأطوار الكمومية في الظروف القاسية.
