Laboratuvarda mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda, CeRu₄Sn₆ kristalindeki elektronlar sanki tüm önceki kuralları görmezden geliyormuş gibi davranıyor. Uluslararası bir araştırma grubu burada topolojik bir yarı metalik faz tespit etti — şimdiye kadar kuantum kritikliği rejimiyle bağdaşmaz sayılan bir durum.
Kuantum kritikliği, bir malzeme faz geçişinin sınırında bulunduğunda ortaya çıkar. Elektronlar alışılmış parçacıklar yerine, azgın bir dalga denizine benzeyen kolektif dalgalanmalarla tanımlanır. Daha önce, böyle bir "denizde" elektron durumlarının kararlı topolojik yapısının basitçe ayakta kalamayacağı düşünülüyordu.
Deney bu görüşü çürüttü. Bilim insanları CeRu₄Sn₆ örneğini neredeyse sıfıra kadar soğuttu ve içinden akım geçirdi. Hiçbir dış manyetik alan olmadan anormal Hall etkisi — yük taşıyıcılarının yana sapması — ortaya çıktı. Bu etki, durumun topolojik doğasının doğrudan kanıtı işlevi görüyor.
Rice Üniversitesi'nden fizikçi Kimiao Şi, güçlü kuantum dalgalanmalarının topolojiyi yok etmediğini, aksine onun oluşmasına ve yerleşmesine yardımcı olduğunu belirtti. Maksimum topolojik tepki tam da elektronların kararsızlığının en yüksek olduğu yerde gözlendi.
Keşif, dış etkilere duyarlılığı kuantum özelliklerinin kararlılığıyla birleştiren yeni malzemelerin yolunu açıyor. Bu tür bileşikler kuantum bilgisayarlarda, hassas sensörlerde ve enerji verimli elektronikte işe yarayabilir.
Araştırmacılar şimdi benzer bir fazın başka bileşiklerde de görülüp görülmediğini inceliyor.
