中國科學家觀測到第三種規律的新型量子振蕩，有望引領發現新的物理規律

量子振蕩是揭示新奇物理現象的一個重要研究工具。量子振蕩發現近90年來，發現過兩大類量子振蕩：第一類量子振蕩表現為隨磁場的倒數呈周期性變化,第二類量子振蕩表現為隨磁場呈周期性變化。歷史上，每一類量子振蕩的發現，都源於重要的物理機制，揭示出新的物理規律。

近日，北京大學物理學院量子材料科學中心王健、謝心澄等組成的研究團隊，在高質量的三維層狀拓撲材料五碲化鋯（ZrTe₅）單晶中首次發現一種新規律的量子振蕩—隨磁場呈對數周期的磁電阻振蕩。研究團隊在該材料的量子極限以上發現了包含五個對數振蕩周期的明顯結構，並進一步通過在不同樣品、不同磁場強度（最高58T）、不同實驗設備中進行多次驗證測量，分析表明，傳統的量子振蕩理論，包括考慮了塞曼劈裂的SdH振蕩，都無法解釋最新發現的對數周期現象，最終確定了這一重要發現。這一發現不同於所有已知的量子振蕩，預示著發現了一個量子振蕩家族新成員。此外，該研究同時也揭示了一種量子極限之外的新型量子態。

這一發現揭示出，一定條件下拓撲材料或狄拉克系統可以作為同時觀測原子超臨界坍縮及其離散標度不變性的實驗平台，為解決超重原子中的超臨界塌縮這一核物理領域的前沿科學難題提供了重要實驗工具，有望發現新的相對論量子現象。

該研究得到了國家重點研發計劃「拓撲超導等關聯體系的量子態」、「超導-拓撲絕緣體低維異質結構的製備和物性」、「拓撲複合小量子體系中的自旋、電荷調控」等項目的支持。

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