Физики открыли новое состояние квантовой материи

Автор: CC0 Public Domain

Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне обнаружили новое состояние квантовой материи. Это открытие может привести к созданию самозаряжающихся компьютеров и устройств, способных выдерживать условия глубокого космоса.

«Это новая фаза материи, подобно тому как вода может существовать в виде жидкости, льда или пара», — пояснил Луис А. Хауреги, профессор физики и астрономии UC Irvine, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters.

Ранее существование этой фазы было предсказано лишь теоретически, но теперь ученым впервые удалось ее измерить. Новое состояние представляет собой жидкость из электронов и их «дырок», которые спонтанно образуют экзотические связанные состояния — экситоны. При этом электроны и дырки вращаются в одном направлении.

«Это совершенно новое явление. Если бы мы могли удержать его в руках, оно светилось бы ярким высокочастотным светом», — добавил Хауреги.

Материал, в котором обнаружено это состояние, был создан в лаборатории UC Irvine аспирантом Цзинью Лю. Для измерений ученые использовали сверхсильные магнитные поля до 70 Тесла (для сравнения, магнитное поле обычного магнита на холодильнике составляет около 0,1 Тесла). Материал получил название пентателлурид гафния.

Профессор Луис Хауреги из UC Irvine. Автор: Steve Zylius / UC Irvine

При воздействии магнитного поля материал резко теряет способность проводить электричество, переходя в экзотическое состояние. Это открывает путь к созданию энергоэффективных технологий, использующих спин электронов вместо электрического заряда.

Особенность нового материала — устойчивость к радиации, что делает его перспективным для космических миссий, включая пилотируемые полеты на Марс.

Исследование проводилось при участии аспирантов Роберта Уэлсера, Тимоти МакСорли и студента Триета Хо. Теоретическое моделирование выполнили Шизен Лин, Варша Субраманьян и Авад Саксена из Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Подробнее: Jinyu Liu et al, Possible Spin-Triplet Excitonic Insulator in the Ultraquantum Limit of HfTe5, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/bj2n-4k2w

Источник: University of California, Irvine