In laboratorio, a temperature prossime allo zero assoluto, gli elettroni nel cristallo di CeRu₄Sn₆ si comportano come se ignorassero tutte le regole precedenti. Un gruppo internazionale di ricercatori vi ha rilevato una fase topologica semimetallica — uno stato che finora si riteneva incompatibile con il regime di criticità quantistica.
La criticità quantistica si manifesta quando un materiale si trova al confine di una transizione di fase. Invece delle consuete particelle, gli elettroni sono descritti da fluttuazioni collettive, simili a un mare agitato di onde. In passato si riteneva che in un simile «mare» una struttura topologica stabile degli stati elettronici semplicemente non potesse sopravvivere.
L'esperimento ha smentito questa concezione. Gli scienziati hanno raffreddato il campione di CeRu₄Sn₆ quasi fino a zero e vi hanno fatto passare una corrente. Senza alcun campo magnetico esterno è emerso un effetto Hall anomalo — una deviazione laterale dei portatori di carica. Questo effetto costituisce una prova diretta della natura topologica dello stato.
Il fisico Qimiao Si dell'Università Rice ha osservato che le forti fluttuazioni quantistiche non distruggono la topologia, ma al contrario ne favoriscono la formazione e il consolidamento. La massima risposta topologica è stata osservata proprio là dove l'instabilità degli elettroni era più elevata.
La scoperta apre la strada a nuovi materiali che uniscono la sensibilità agli stimoli esterni alla stabilità delle proprietà quantistiche. Tali composti potrebbero essere utili nei computer quantistici, nei sensori di precisione e nell'elettronica a basso consumo energetico.
I ricercatori stanno ora verificando se una fase simile si presenti in altri composti.
