Bilim insanları, kuantum materyali zirkonyum pentatellürürde (ZrTe5) elektronların tuhaf davranışlarını kaydetti. Mutlak sıfıra yakın koşullarda ve 60 tesla'ya kadar manyetik alanlarda, materyal standart teorinin gerektirdiği yerlerde kaybolmayan kuantum salınımları sergiliyor.
Sıradan manyetodirenç salınımları, alanın tersine göre periyodiktir ve kuantum limitinin ötesinde sönümlenir. ZrTe5'te ise tablo farklı: salınımlar beklenenden daha ileri devam ediyor ve olağan 1/B periyodikliğini izlemiyor.
Deneyler yaklaşık 0,7 kelvin sıcaklıklarında gerçekleştirildi. Ekip, aşırı güçlü alanlarda elektriksel taşınım ölçümlerini ayrıntılı teorik hesaplamalarla birleştirdi.
Araştırmaya Brezilya'daki São Paulo Üniversitesi'nden uzmanlar, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve Washington Üniversitesi'nden meslektaşlarıyla birlikte liderlik etti. Sonuçlar Nature Communications'da yayımlandı.
USP'den Profesör Julio Larrea Jimenez, çalışmanın egzotik madde fazlarında elektron taşınımının anlaşılmasını genişlettiğini belirtiyor. Topolojik yalıtkanların, onun sözleriyle, yalnızca yükü değil aynı zamanda elektron spinini de taşıyabileceğini söylüyor.
Topolojik faz geçişlerinin yakınındaki materyallerde elektronlar, göreli Dirac fermiyonlarına benzer şekilde yarı parçacıklar gibi davranır. Spinlerinin manyetik alanla etkileşimi enerji seviyelerini öyle değiştirir ki Landau seviyeleri 'geri döner' ve sistemin ilgili enerjisini yeniden keser.
Bu gözlem, etkinin sıradan çok parçacık etkileşimlerinden ziyade topolojik kökenine işaret ediyor. Bu tür salınım ısrarının arkasında ne var?
Keşif, topolojik materyallerin taşınım özelliklerinde spinin rolünü vurguluyor ve aşırı koşullarda kuantum fazlarının daha derin anlaşılmasına yol açıyor.
