Tinh thể lỏng lượng tử: Trạng thái vật chất mới được các nhà khoa học Mỹ phát hiện

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Rutgers đã phát hiện ra một trạng thái lượng tử mới của vật chất gọi là tinh thể lỏng lượng tử bằng cách kết hợp hai vật liệu kỳ lạ—bán kim loại Weyl và băng quay—dưới từ trường cực cao. Bán kim loại Weyl được biết đến với khả năng cho phép điện chảy nhanh mà không mất năng lượng nhờ các hạt giả gọi là fermion Weyl, trong khi băng quay thể hiện các tính chất từ tính độc đáo giống như sự sắp xếp của các nguyên tử hydro trong băng. Sự tương tác giữa hai vật liệu này dưới từ trường cao đã dẫn đến sự xuất hiện của một trạng thái topo lượng tử mới, đặc trưng bởi tính dị hướng điện tử, trong đó độ dẫn điện thay đổi tùy theo hướng. Nhóm nghiên cứu quan sát thấy rằng trong một vòng quay đầy đủ 360 độ, độ dẫn điện của vật liệu thấp nhất theo sáu hướng cụ thể, và khi tăng từ trường, các electron chảy theo các hướng ngược nhau, cho thấy sự phá vỡ đối xứng quay—một dấu hiệu đặc trưng của các trạng thái lượng tử mới. Phát hiện này được thực hiện nhờ công trình thí nghiệm rộng rãi tại Phòng thí nghiệm Từ trường Cao Quốc gia và mô hình lý thuyết tiên tiến bởi các nhà vật lý Rutgers, mất hơn hai năm để hiểu rõ hoàn toàn.