Modern fysik har vant oss med konstiga och kontraintuitiva verklighetsföreställningar - särskilt kvantfysik som är känd för att lämna fysiska föremål i konstiga tillstånd av superposition. Till exempel, Schrödingers katt, som finner sig oförmögen att avgöra om den är död eller levande. Ibland är dock kvantmekaniken mer avgörande och till och med destruktiv.

Symmetrier är den heliga gralen för fysiker. Symmetri innebär att man kan omvandla ett objekt på ett visst sätt som lämnar det oföränderligt. Till exempel, en rund boll kan roteras med en godtycklig vinkel, men ser alltid likadan ut. Fysiker säger att det är symmetriskt under rotationer. När väl ett fysiskt systems symmetri har identifierats är det ofta möjligt att förutsäga dess dynamik.

Ibland förstör dock kvantmekanikens lagar en symmetri som gärna skulle existera i en värld utan kvantmekanik, dvs klassiska system. Även för fysiker ser det så konstigt ut att de kallade detta fenomen för en "anomali".

Under större delen av deras historia, dessa kvantanomalier begränsades till en värld av elementär partikelfysik som utforskades i stora acceleratorlaboratorier som Large Hadron Collider vid CERN i Schweiz. Nu dock en ny typ av material, de så kallade Weyl-semimetallerna, liknande 3D-grafen, låta oss sätta symmetriförstörande kvantanomali i bruk i vardagliga fenomen, som att skapa elektrisk ström.

I dessa exotiska material beter sig elektroner effektivt på samma sätt som de elementära partiklarna som studeras i acceleratorer med hög energi. Dessa partiklar har den konstiga egenskapen att de inte kan vila - de måste röra sig med konstant hastighet hela tiden. De har också en annan egenskap som kallas spin. Det är som en liten magnet fäst vid partiklarna och de finns i två arter. Snurren kan antingen peka i rörelseriktningen eller i motsatt riktning.

När man talar om höger- och vänsterhänta partiklar kallas denna egenskap kiralitet. Normalt är de två olika partiklarna, identiska förutom deras chiralitet (handness), skulle komma med separata symmetrier kopplade till dem och deras antal skulle bevaras separat. Dock, en kvantanomali kan förstöra deras fredliga samexistens och förändrar en vänsterhänt partikel till en högerhänt eller tvärtom.

Visas i en artikel publicerad idag Natur , ett internationellt team av fysiker, materialvetare och strängteoretiker, har observerat ett sådant material, en effekt av en mest exotisk kvantanomali som hittills antogs utlösas endast av rymdtidens krökning som beskrivs av Einsteins relativitetsteori. Men till lagets förvåning, de upptäckte att det också existerar på jorden i fasta fysikens egenskaper, som mycket av dataindustrin bygger på, sträcker sig från små transistorer till molndatacenter.

"För första gången, vi har experimentellt observerat denna grundläggande kvantanomali på jorden som är extremt viktig för vår förståelse av universum, "sa doktor Johannes Gooth, en IBM -forskare och huvudförfattare till tidningen. "Vi kan nu bygga nya solid-state-enheter baserade på denna anomali som aldrig tidigare har övervägts för att eventuellt kringgå några av de problem som finns med klassiska elektroniska enheter, såsom transistorer. "

Nya beräkningar, använder delvis strängteorins metoder, visade att denna gravitationsanomali också är ansvarig för att producera en ström om materialet värms upp samtidigt som ett magnetfält appliceras.

"Detta är en otroligt spännande upptäckt. Vi kan tydligt dra slutsatsen att samma symmetribrytning kan observeras i alla fysiska system, om det inträffade i början av universum eller händer idag, här på jorden, "sade prof. dr. Karl Landsteiner, en strängteoretiker vid Instituto de Fisica Teorica UAM/CSIC och medförfattare till tidningen.

IBM -forskare förutspår att denna upptäckt kommer att öppna en brådska av ny utveckling kring sensorer, strömbrytare och termoelektriska kylare eller energiupptagningsanordningar, för förbättrad strömförbrukning.