一种公式简单得令人难以置信的晶体显示出出人意料的复杂量子行为。
晶体内电子之间的相互作用远远超出了以前看到或预测的任何东西。
解释它们需要深入研究以前被认为与亚原子粒子几乎没有关系的数学领域。
根据我们在学校学到的粒子模型，电子应该相互排斥，因为它们都带负电荷。
然而，在某些情况下，它们可以结合在一起形成库珀对，库珀对的关节运动克服了阻力，导致了非常重要的超导现象。
物理学家已经开始发现，晶体中的电子也可以以更奇特的方式连接在一起。
《自然》杂志的一篇论文更上一层楼，报道了量子环路形成结和其他形状的情况。
它是否会带来像超导一样改变世界的事情还有待观察，但它将以前不相关的知识领域聚集在一起，甚至接近了解正在发生的事情。
量子理论的核心发现之一是，像电子这样的亚原子粒子既表现为粒子，又表现为波。
波函数描述了它们的波状行为。
量子拓扑学探索这些波的形状，包括以前被称为韦尔环的理论结构，该结构由晶体中的电子波函数形成。
许多奇异的量子行为只有在接近绝对零度的温度下才能看到–就像几十年来超导的情况一样。
然而，在2019年，在Co2MnGa晶体磁体中描述了室温下的Weyl环。
钴、锰和镓可能不是最常见的材料，但它们也不是那么稀有。
在仅由这三种物质组成的晶体中，以如此简单的化学比例发现如此复杂的东西，令人相当惊讶。
然而，Co2MnGa似乎还有更多的诀窍。
其他量子拓扑学的例子包括弯曲波函数，但在Co2MnGa中正在发生一些不同的事情。
普林斯顿大学研究生泰勒·科克伦在一份声明中表示：“在这里，我们发现了连接环–我们新发现的连接拓扑具有不同的性质，并产生了不同的数学连接数。”
连接数是一条曲线绕另一条曲线缠绕的次数。
普林斯顿大学的扎希德·哈桑教授说：“当多个韦尔环共存时，人们很自然地会问它们是否能以某种方式连接和打结。”
哈桑教授召集了一个能够回答这些问题的团队，将以前与光电子能谱技术无关的领域的技能结合在一起–使用同步辐射来观察材料的实际行为–以及结合纽结理论来解释观察到的形状。
要在两者之间架起桥梁，需要大量的量子力学专业知识。
他们观察到了一个三维环面内三个相互交织的环路，并报告说：“每个环路相互链接两次。”
从历史上看，一些最重要的科学发现是在人类注意到数学和自然现象之间的新联系时产生的。
在我们的实验中发现一些意想不到的微妙数学例子总是令人兴奋的。“哈桑补充道。
据报道，某些数学家表示，他们之所以选择自己的专业领域，正是因为这与现实世界无关。
一些有这种意图的人选择了拓扑学，但却一再被挫败。
至少这种情况还有可能再次发生，因为这项工作在量子计算或电信领域发现了一些尚未确定的应用。
