کشف حالت تازه‌ای از ماده، نظریه‌های فیزیک را به چالش کشید

در دماهای بسیار نزدیک به صفر مطلق، این ماده وارد نقطه‌ای می‌شود که مرز میان فازهای مختلف آن ناپایدار است و نوسان‌های کوانتومی بر رفتار ذرات غلبه پیدا می‌کنند. در چنین شرایطی، الکترون‌ها دیگر مانند ذرات مجزا عمل نمی‌کنند و رفتار آنها بیشتر به موج شباهت دارد. پیش‌تر تصور می‌شد که در چنین شرایطی، شکل‌گیری حالت‌های توپولوژیک ماده امکان‌پذیر نیست.

با این حال، پژوهشگران با سرد کردن ماده و اعمال جریان الکتریکی، پدیده‌ای مشابه اثر هال را مشاهده کردند؛ پدیده‌ای که در آن جریان الکتریکی بدون حضور میدان مغناطیسی منحرف می‌شود. به گفته دانشمندان، این انحراف نشانه‌ای روشن از وجود ویژگی‌های توپولوژیک در ساختار الکترونی ماده است.

تحلیل نتایج نشان داد که نوسان‌های شدید کوانتومی، به‌جای نابود کردن نظم توپولوژیک، به شکل غیرمنتظره‌ای به پایدار شدن این حالت جدید کمک کرده‌اند. این یافته با دیدگاه‌های رایج در فیزیک ماده چگال در تضاد است و نشان می‌دهد که برهم‌کنش‌های قوی الکترونی می‌توانند به ایجاد، و نه تخریب، حالت‌های توپولوژیک منجر شوند.

دانشمندان معتقدند این کشف می‌تواند مسیر توسعه مواد جدید با پاسخ‌های کوانتومی بسیار حساس و در عین حال پایدار را هموار کند؛ موادی که کاربرد بالقوه‌ای در محاسبات کوانتومی، بهبود بهره‌وری الکترونیکی و فناوری‌های پیشرفته تصویربرداری و حسگری دارند.

پژوهشگران اکنون در پی بررسی امکان ظهور این حالت کوانتومی در مواد دیگر هستند تا مشخص شود این پدیده تا چه حد عمومی است و تحت چه شرایطی می‌توان آن را به‌طور کنترل‌شده ایجاد کرد.