У лабораторії за температур, близьких до абсолютного нуля, електрони в кристалі CeRu₄Sn₆ поводяться так, ніби ігнорують усі попередні правила. Міжнародна група дослідників зафіксувала там топологічну напівметалеву фазу — стан, який досі вважали несумісним із режимом квантової критичності.
Квантова критичність виникає, коли матеріал перебуває на межі фазового переходу. Замість звичних частинок електрони описуються колективними флуктуаціями, схожими на бурхливе море хвиль. Раніше вважали, що в такому «морі» стійка топологічна структура електронних станів просто не виживе.
Експеримент спростував це уявлення. Вчені охолодили зразок CeRu₄Sn₆ майже до нуля й пропустили через нього струм. Без жодного зовнішнього магнітного поля виник аномальний ефект Холла — відхилення носіїв заряду вбік. Цей ефект слугує прямим доказом топологічної природи стану.
Фізик Кіміао Сі з Університету Райса зазначив: сильні квантові флуктуації не руйнують топологію, а, навпаки, допомагають їй сформуватися й закріпитися. Максимальний топологічний відгук спостерігався саме там, де нестабільність електронів була найвищою.
Відкриття прокладає шлях до нових матеріалів, що поєднують чутливість до зовнішніх впливів зі стійкістю квантових властивостей. Такі сполуки можуть стати в пригоді в квантових комп'ютерах, прецизійних датчиках та енергоефективній електроніці.
Дослідники тепер перевіряють, чи трапляється подібна фаза в інших сполуках.
