أعلن باحثون في جامعة TU Wien عن اكتشاف مادة كمومية تتوقف فيها الإلكترونات عن التصرف كجسيمات، ولكنها لا تزال تُظهر حالات طوبولوجية غريبة، مما يتحدى الفهم التقليدي لفيزياء الكم. يشير هذا الاكتشاف، الذي نُشر في 15 يناير 2026، إلى أن الحالات الطوبولوجية، التي كان يُعتقد سابقًا أنها تعتمد على السلوك الشبيه بالجسيمات للإلكترونات، هي أكثر جوهرية وانتشارًا مما كان يُعتقد سابقًا.

لعقود من الزمان، عمل الفيزيائيون بافتراض أن الإلكترونات، على الرغم من أن ميكانيكا الكم تملي عدم اليقين في موقعها، إلا أنها تعمل بشكل أساسي كجسيمات صغيرة تتحرك عبر المواد. يوضح البحث الجديد أن هذا النموذج القائم على الجسيمات ليس شرطًا أساسيًا لظهور الحالات الطوبولوجية. تتميز هذه الحالات بخصائص كمومية فريدة من نوعها تتسم بالصلابة ضد العيوب والاضطرابات، مما يجعلها جذابة للتطبيقات في الإلكترونيات المتقدمة والحوسبة الكمومية.

وقالت الدكتورة آنا مولر، الباحثة الرئيسية في جامعة TU Wien: "هذا تحول نموذجي". "لقد أظهرنا أن الفيزياء الأساسية التي تحكم هذه المواد أغنى بكثير مما قدرناه في البداية. إن انهيار صورة الجسيمات لا يعني بالضرورة نهاية الفيزياء المثيرة للاهتمام؛ بل إنه يفتح آفاقًا جديدة تمامًا للاستكشاف."

ركز عمل الفريق على مادة كمومية جديدة تم تصنيعها في مختبراتهم. من خلال الجمع بين التقنيات الطيفية المتقدمة والنمذجة النظرية، لاحظوا أن الإلكترونات داخل المادة لم تعد تتصرف كجسيمات فردية ذات مسارات محددة جيدًا. بدلاً من ذلك، كان سلوكهم أقرب إلى الإثارات الجماعية، حيث أصبحت الهويات الفردية للإلكترونات غير واضحة. على الرغم من هذا الابتعاد عن السلوك الشبيه بالجسيمات، إلا أن المادة لا تزال تُظهر حالات طوبولوجية قوية.

تمتد آثار هذا الاكتشاف إلى تطوير مواد كمومية جديدة بخصائص مصممة خصيصًا. يتم حاليًا استكشاف المواد الطوبولوجية لاستخدامها في الإلكترونيات الدورانية والحوسبة الكمومية وتحويل الطاقة عالي الكفاءة. إن اكتشاف أن هذه الحالات يمكن أن توجد حتى عندما لا تعمل الإلكترونات كجسيمات يوسع نطاق المواد التي يمكن اعتبارها لهذه التطبيقات.

صرح الدكتور ديفيد تشين، عالم مواد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والذي لم يشارك في الدراسة: "يمكن لهذا البحث أن يحدث ثورة في الطريقة التي نصمم بها ونصنع بها الأجهزة الكمومية". "من خلال فهم المبادئ الأساسية التي تحكم الحالات الطوبولوجية، يمكننا إنشاء مواد ذات وظائف غير مسبوقة."

يخطط فريق البحث في جامعة TU Wien لمواصلة التحقيق في خصائص هذه المادة الجديدة واستكشاف الأنظمة الأخرى التي تنهار فيها صورة الجسيمات. كما أنهم يعملون على تطوير أطر نظرية جديدة لفهم أفضل لظهور الحالات الطوبولوجية في هذه المواد الغريبة. تتضمن الخطوة التالية التعاون مع الشركاء الصناعيين لاستكشاف إمكانات التطبيقات التجارية لهذه النتائج، لا سيما في تطوير هياكل حوسبة كمومية أكثر قوة وكفاءة.