科学者たちは、量子物質である五テルル化ジルコニウム（ZrTe5）における電子の奇妙な振る舞いを記録した。絶対零度に近い条件と、60テスラまでの磁場の下で、この物質は標準理論が要求する場所では消えない量子振動を示す。
通常の磁気抵抗振動は、磁場の逆数に対して周期的であり、量子極限を超えると減衰する。ZrTe5では状況が異なる：振動は予想以上に続き、通常の1/Bの周期性に従わない。
実験は約0,7ケルビンの温度で行われた。チームは、超強磁場での電気輸送測定と詳細な理論計算を組み合わせた。
この研究は、ブラジルのサンパウロ大学の専門家が、ロスアラモス国立研究所とワシントン大学の同僚とともに主導した。結果はNature Communicationsに掲載された。
USPのジュリオ・ラレア・ヒメネス教授は、この研究がエキゾチックな物質相における電子輸送の理解を広げると述べている。彼によると、トポロジカル絶縁体は電荷だけでなく電子のスピンも運ぶことができる。
トポロジカル相転移近傍の物質では、電子は相対論的ディラックフェルミオンに似た準粒子として振る舞う。スピンと磁場の相互作用はエネルギー準位を変化させ、ランダウ準位が「戻って」再び系の関連エネルギーと交差する。
この観測は、通常の多体相互作用ではなく、効果のトポロジカルな起源を示している。このような振動の持続の背後にあるものは何か？
この発見は、トポロジカル物質の輸送特性におけるスピンの役割を強調し、極限条件下での量子相のより深い理解への道を開く。
