O echipa de fizicieni a descoperit o forma de materie neobisnuita, care nu este nici metal, izolator, nici magnet, de exemplu, ci este ceva cu totul diferit fata de ceea ce am vazut pana in prezent. Aceasta forma, caracterizata de ordonarea neobisnuita a electronilor, ofera posibilitati de functionare pentru un dispozitiv si ar putea reprezenta solutia din fata unui mister destul de lung in ceea ce priveste fizica materiilor condensate si superconductivitatea la temperaturi extrem de ridicate- abilitatea pentru unele materiale de a conduce electricitate fara rezistenta, chiar si la temperaturi „inalte”- aproape de 100 de grade Celsius.
„Descoperirea acestei faze a fost complet neasteptata si nu se bazeaza pe nicio predictie teoretica cunoscuta in urma. Intreg domeniul ce tine de materialele electronice este condus de descoperirea de noi faze, care ofera campuri in care oamenii de stiinta pot cauta proprietati fizice macroscopice”- sustine David Hsieh, asistent profesor de fizica la Institutul de Tehnologie din Calidornia (Caltech), care anterior s-a aflat in alta echipa de cercetatori ce a descoperit o alta forma de materie, numita izolator topologic.
Electroni intr-un cristal
Fizicienii au facut aceasta descoperire in timp ce testau o tehnica de masurare pe baza de laser pe care au dezvoltat-o recent pentru a cauta ceea ce se numeste ordinea multipolara. Pentru a intelege acest concept, in primul rand, acestia au luat in considerare un cristal cu electroni care se deplaseaza in interiorul sau. In anumite conditii date, poate fi favorabil din punct de vedere energetic ca aceste sarcini electrice sa se adune in mod regulat, repetand deplasarea ciclica din cristal, formand ceea ce este numita astazi faza ordonata. Blocul de constructie a acestui tip de ordin, si anume aceasta faza, este pur si simplu caracterizata de cantitate, care poate fi descrisa de o valoare numerica sau de magnitudine.
In plus fata de aceasta faza, electronii dispun de un grad de libertate, cunoscut sub numele de „spin”. In momentul in care acestia se aliniaza paralel intre ei (intr-un cristal, de exemplu), ei formeaza un feromagnet- un tip de magnet folosit la frigidere sau care este utilizat in banda cardului de credit. Deoarece acesti electroni au atat o magnitudine, cat si o directie, o faza ordonata spin este descrisa ca fiind un vector.
De-a lungul timpului, fizicienii au dezvoltat mai multe faze sofisticate pentru a cauta ambele tipuri de forme. Dar daca electronii dintr-un material nu sunt aliniati? Se pare ca noua faza descoperita de Hsieh si echipa sa de cercetatori au identificat, cu precizie, acest tip de ordine multipolara.