Материя ведет себя странно: шестигранная аномалия в магнитном поле ставит физиков в тупик

Учёные обнаружили необычную форму материи, которая не вписывается в привычные категории — твёрдое тело, жидкость, газ или плазма. Это явление возникает на стыке двух экзотических материалов, объединённых в своеобразный "сэндвич". Речь идёт о квантовом жидком кристалле — состоянии, которое подчиняется собственным законам и может стать основой для прорывных технологий.

Эксперимент на границе возможного

В исследовании, опубликованном в Science Advances, команда из Ратгерского университета изучила взаимодействие двух материалов:

• Полуметалла Вейля (проводник с уникальными квантовыми свойствами).
• Спинового льда (магнитный изолятор со сложной структурой).

Под воздействием мощного магнитного поля на их границе возникло нечто неожиданное.

"Хотя каждый материал был тщательно изучен, их взаимодействие оставалось загадкой, — говорит Цзун-Чи Ву. — Мы обнаружили новое квантовое топологическое состояние, ранее неизвестное науке".

Странное поведение электронов

Учёные зафиксировали электронную анизотропию — явление, при котором проводимость материала меняется в зависимости от направления. В эксперименте ток слабел в шести определённых направлениях, а при усилении поля электроны внезапно начинали двигаться только в двух противоположных.

Этот эффект связан с нарушением вращательной симметрии — ключевым признаком квантовых фазовых переходов.

Почему это важно

Открытие не просто расширяет наши представления о материи. Оно открывает путь к созданию:

• Сверхчувствительных квантовых сенсоров для работы в экстремальных условиях (космос, мощные электромагнитные поля).
• Новых материалов с управляемыми свойствами.

Полуметаллы Вейля известны способностью проводить ток почти без потерь благодаря фермионам Вейля — релятивистским квазичастицам. Спиновый лёд, в свою очередь, имитирует структуру атомов во льду, но на магнитном уровне. Их сочетание создаёт гетероструктуру с непредсказуемыми свойствами.

Что дальше

По словам Ву, это лишь первый шаг:

"Существует множество комбинаций квантовых материалов, которые ещё предстоит изучить. Наша работа — начало большого пути".

Эксперименты в экстремальных условиях (сверхнизкие температуры, гигантские магнитные поля) продолжают открывать удивительные состояния материи, выходящие за рамки классической физики.