Физики открыли неизвестное ранее состояние материи

Группа американских и японских ученых обнаружила неизвестное ранее состояние материи, которое наблюдается при трансформации вещества из одного квантового состояния в другое и при котором электроны почти не взаимодействуют друг с другом. Это произошло при температуре, близкой к абсолютному нулю. О своем открытии физики написали в журнале Nature Physics, сообщает Naked Science.

Из школьного курса известно о четырех состояниях материи: твердое, жидкое, газообразное и плазма. Однако в последние годы физики открыли новое состояние - так называемые "квантовые фазы" материи, которые проявляются при крайне низких температурах, в результате специфического взаимодействия между электронами при такой температуре.

При помощи флуктуаций элементарных частиц на квантовом уровне квантовые фазовые переходы способны переводить материю из одного состояния в другое. Такие превращения подобны термодинамическим фазовым переходам, которые позволяют, например, жидкой воде превращаться в лед и испаряться в пар.

Примером такого экзотического состояния является топологический изолятор. Его двумерная поверхность проводит электричество, а остальная часть является изолятором, то есть диэлектриком.

Теперь ученым удалось доказать, что состояние топологического изолятора может достигаться и в металлах. Изучая квантовый фазовый переход так называемого "полуметалла Вейля" в состояние топологического изолятора, физики и обнаружили новое, неизвестное ранее квантовое состояние прямо на грани между "полуметаллом" и топологическим изолятором.

Ученые выяснили, что необычные элементарные частицы, называемые вейлевскими фермионами (особые электроны, которые обеспечивают фазовые переходы вейлевского полуметалла в топологический изолятор), практически не взаимодействуют друг с другом в этом экзотическом состоянии, что совсем не похоже на обычное поведение электронов.

Результаты данного исследования позволяют углубиться в понимание взаимодействия электронов, которое лежит в основе важных для развития технологий явлений - например, магнетизма и сверхпроводимости, отмечают исследователи.