تقارن، یکی از مشخصه‌های بنیادی در طبیعت بوده و درک مکانیسم شکست تقارن برای پژوهش‌های علمی ضروری است. از طرفی در فازهای توپولوژیکی، تقارن نمی‌شکند، بلکه حفظ می‌شود. اکنون دانشمندان سرنوشت تقارن سیستم‌ها را در حضور برهمکنش‌های قوی، بررسی کرده‌اند که نتیجه‌ی آن در مجله‌ی معتبر Nature Communications منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…
شکست خودبخودی تقارن (SSB) زمانی رخ می‌دهد که افت و خیزهای کوانتومی یا گرمایی، یک سیستم را از یک حالت متقارن به یک حالت منظم می‌برند، درست وقتی یک مایع به یک جامد تبدیل می‌شود. این مکانیسم به محققان اجازه می‌دهد فازهای مختلف ماده را بنابر الگوهای مختلف تولید شده باشکست تقارن دسته‌بندی کنند.
در دهه‌های اخیر، توپولوژی به عنوان مشخصه‌ا‌ی حیاتی برای توصیف چگونگی سازمان یافتن ماده در سطح بنیادی، شناخته شده است. در این مورد، دیگر شکست تقارن رخ نمی‌دهد، بلکه تقارن موردنظر حفظ شده و منجر به حالات بدیع ماده می‌شود. به چنین فازهایی، فازهای توپولوژیکی از نظر تقارنی محافظت شده (SPT) می‌گویند. ممکن است فازهای توپولوژیکی مختلف، تقارن‌های یکسانی نشان دهند، اما می‌توان آن‌ها از طریق یک ناوردایی توپولوژیکی جهانی از یکدیگر تمیز داد، تقارنی که مقادیر عددی می‌گیرد و تحت تغییر شکل‌های پیوسته، حفظ می‌شود.
اکنون محققان ICFO بارسلونا با همکاری محققانی از دانشگاه مادرید قصد دارند بفهمند حفاظت و شکست تقارن چگونه در حضور برهمکنش‌ها با یکدیگر رقابت می‌کنند. آن‌ها گزارش کردند چگونه این دو فرآیند با یکدیگر همکاری کرده و منجر به اثرات توپولوژیکی جدید قویا همبسته می‌شوند.
آن‌ها ثابت کردند در حضور برهمکنش‌های قوی، چگونه یک تقارن حفاظتی از مجموعه‌ای از ساختارهای محدود شده با شکست یک تقارن متفاوت در انرژی‌های کم ظهور می‌کند. این تقارن برامده، یک فاز توپولوژیکی درهم بافته را پایدار می‌کند، به گونه‌ای که ویژگی‌های توپولوژیکی با حضور نظم دوربرد همزیستی می‌کنند. به علاوه، محققان نشان دادند چگونه این تعامل منجر به اثرات دینامیکی و استاتیکی جالب می‌شود. نتایج این پژوهش، پنجره‌ی جدیدی در زمینه‌ی فازهای توپولوژیکی مواد باز می‌کند و راه را برای کشف بیشتر ویژگی‌های توپولوژیکی عجیب در سیستم‌های کوانتومی قویا همبسته هموارتر می‌نماید.
