科学者が量子物質の新たな物質状態を発見

ヨーロッパの科学者は、量子物質の内部に物質の新しい状態があり、それが誰も予想していなかった方法で動作することを発見しました。CeRu4Sn6 の電圧 新しい研究では、絶対零度より1度未満で、重フェルミオン材料として知られる強く相互作用する金属の一種に属するセリウム、ルテニウム、スズで作られた結晶CeRu4Sn6に横方向の電圧が存在することが判明した。その信号をガイドとして使用して、物理学者のシルケ・ビューラー・パッシェン教授は、 ウィーン工科大学 オーストリアのウィーンでは、それが予期せぬ事態に結びついた。研究チームは、この結果は大きな驚きだったと述べています。この横方向の電圧は、電子が整然としたキャリアとして機能しなくなるのと同じ状態でピークに達し、多くの物理学者が不可能と呼んだ不一致が生じました。粒子が消えるとき一部の重フェルミオン金属は、電子が異常に重く振る舞うクラスであり、そのきちんとしたキャリア像が崩れ始めます。強い相互作用によって電子のエネルギーがさまざまな可能性にわたって広がる可能性があるため、単一の速度や経路が意味を持ち続けることはありません。粒子のないトポロジートポロジカル状態、つまり対称性と計数規則によって保護された電子パターンは、通常は電子をスクランブルする欠陥よりも長持ちする可能性があります。2016 年には、 ノーベル賞 電子が固体中を制約された方法で移動するときに、そのようなパターンがどのように現れるかを強調しました。ホール信号導体にかかる横方向の電圧は、移動する電荷が偏向するときに生成される横方向の信号であるホール効果を定義します。通常、磁場がその偏向を引き起こすため、ホール効果は電荷キャリアを測定するための標準ツールとなります。一部の結晶内部では、固体内の電子の運動を曲げる量子特性であるベリー曲率が磁石を完全に置き換えることができます。あ 紙 は磁石のないホール応答を示し、CeRu4Sn6 は超低温でそれに一致しました。圧力がドームを描くチームは圧力によって変動を抑え、横向きのホール信号がどのように上昇し、その後減衰するかを追跡することができました。CeRu4Sn6 を圧搾すると効果が弱まり、温度が低下し、量子ゆらぎの減少と一致しました。磁場は、応答が現れた領域を縮小し、出現したトポロジカル半金属、つまり保護された交差を持つ金属をドーム状に追跡しました。最も落ち着きのない体制を中心としたドームを見ると、変動とトポロジーが競合するに違いないという古い予想が覆されます。対称性がルールを定める磁性がなくても、反転対称性（反転した位置が同じに見える結晶特性）が失われると、横方向の動きが発生することがあります。CeRu4Sn6 では、対称性が失われているということは、磁場がゼロであっても、電子に対する内部力が相殺されないことを意味します。物理学者はこのような材料を、電子構造の交差点が保護された特別な種類の金属として分類しており、CeRu4Sn6 はその説明に一致します。モデルが追いつく既存の理論のほとんどは、電子が単純で明確に定義された方法で動作することを前提としているため、初期の躊躇は理にかなっていました。研究チームは、非常に低い温度で材料の内部相互作用がどのように変化するのか、そしてそれらの相互作用が崩れ始めると何が起こるのかを調べる新しいモデルを構築しました。「これは、一般的な見解を修正する必要があるということを疑いの余地なく証明できる重要な洞察でした」とビューラー・パッシェン氏は述べた。新しい検索マップ研究室は発見できる 量子臨界性、電子の詳細をすべて知ることなく、一定の変動を伴う低温のしきい値。このような閾値付近では、圧力や磁場のわずかな変化により、局所的だけでなく材料全体の電子の運動が再形成される可能性があります。CeRu4Sn6 の場合、ドームは秩序が安定した後ではなく、最も変動する領域のすぐ近くで半金属の形状を示します。このリンクは、特に穏やかな調整下ですでに量子臨界が現れているファミリーにおいて、候補を発見するための新しいルートを提供します。CeRu4Sn6と将来の技術かさばる磁石を追加せずに電流を制御できるため、堅牢な横方向の応答は単なる好奇心以上のものを提供します。強く相互作用する金属では、電子相関により微妙な量子力が増幅され、抽象的なバンドの特徴が測定可能な電圧に変化します。このような制御は、特に設計者が磁性部品の数を減らしたい場合に、微小な磁場が重要となる高感度のセンサーや量子回路をサポートできる可能性があります。それでも、この状態は絶対零度付近にしか現れていないため、実際のハードウェアは、より暖かい温度で同様の動作を発見できるかどうかにかかっています。今後の研究では、他の量子臨界金属をテストし、圧力、ひずみ、または化学反応が実際の温度に対して同じ応答をもたらすことができるかどうかを判断する予定です。この研究は、 自然。—–Eric Ralls と Earth.com が提供する無料アプリ、EarthSnap で私たちをチェックしてください。—– #科学者が量子物質の新たな物質状態を発見