一種公式簡單得令人難以置信的晶體顯示出出人意料的復雜量子行為。

晶體內(nèi)電子之間的相互作用遠遠超出了以前看到或預測的任何東西。

解釋它們需要深入研究以前被認為與亞原子粒子幾乎沒有關系的數(shù)學領域。

根據(jù)我們在學校學到的粒子模型，電子應該相互排斥，因為它們都帶負電荷。

然而，在某些情況下，它們可以結合在一起形成庫珀對，庫珀對的關節(jié)運動克服了阻力，導致了非常重要的超導現(xiàn)象。

物理學家已經(jīng)開始發(fā)現(xiàn)，晶體中的電子也可以以更奇特的方式連接在一起。

《自然》雜志的一篇論文更上一層樓，報道了量子環(huán)路形成結和其他形狀的情況。

它是否會帶來像超導一樣改變世界的事情還有待觀察，但它將以前不相關的知識領域聚集在一起，甚至接近了解正在發(fā)生的事情。

量子理論的核心發(fā)現(xiàn)之一是，像電子這樣的亞原子粒子既表現(xiàn)為粒子，又表現(xiàn)為波。

波函數(shù)描述了它們的波狀行為。

量子拓撲學探索這些波的形狀，包括以前被稱為韋爾環(huán)的理論結構，該結構由晶體中的電子波函數(shù)形成。

許多奇異的量子行為只有在接近絕對零度的溫度下才能看到–就像幾十年來超導的情況一樣。

然而，在2019年，在Co2MnGa晶體磁體中描述了室溫下的Weyl環(huán)。

鈷、錳和鎵可能不是最常見的材料，但它們也不是那么稀有。

在僅由這三種物質組成的晶體中，以如此簡單的化學比例發(fā)現(xiàn)如此復雜的東西，令人相當驚訝。

然而，Co2MnGa似乎還有更多的訣竅。

其他量子拓撲學的例子包括彎曲波函數(shù)，但在Co2MnGa中正在發(fā)生一些不同的事情。

普林斯頓大學研究生泰勒·科克倫在一份聲明中表示：“在這里，我們發(fā)現(xiàn)了連接環(huán)–我們新發(fā)現(xiàn)的連接拓撲具有不同的性質，并產(chǎn)生了不同的數(shù)學連接數(shù)。”

連接數(shù)是一條曲線繞另一條曲線纏繞的次數(shù)。

普林斯頓大學的扎希德·哈桑教授說：“當多個韋爾環(huán)共存時，人們很自然地會問它們是否能以某種方式連接和打結?！?/p>

哈桑教授召集了一個能夠回答這些問題的團隊，將以前與光電子能譜技術無關的領域的技能結合在一起–使用同步輻射來觀察材料的實際行為–以及結合紐結理論來解釋觀察到的形狀。

要在兩者之間架起橋梁，需要大量的量子力學專業(yè)知識。

他們觀察到了一個三維環(huán)面內(nèi)三個相互交織的環(huán)路，并報告說：“每個環(huán)路相互鏈接兩次?！?/p>

從歷史上看，一些最重要的科學發(fā)現(xiàn)是在人類注意到數(shù)學和自然現(xiàn)象之間的新聯(lián)系時產(chǎn)生的。

在我們的實驗中發(fā)現(xiàn)一些意想不到的微妙數(shù)學例子總是令人興奮的?！肮Ｑa充道。

據(jù)報道，某些數(shù)學家表示，他們之所以選擇自己的專業(yè)領域，正是因為這與現(xiàn)實世界無關。

一些有這種意圖的人選擇了拓撲學，但卻一再被挫敗。

至少這種情況還有可能再次發(fā)生，因為這項工作在量子計算或電信領域發(fā)現(xiàn)了一些尚未確定的應用。