这项研究开始于2008年,该合作小组中的日本实验物理学家合成了一种由镱、硼和铝元素构成的奇特晶体,其化学式为YbAlB4,并称之为“YBAL”。东京大学研究人员最早在YBAL的β晶体结构中发现了超导电性,并认为可能在其中发现量子临界点。然而当接近绝对零度时,它出现的超导行为掩盖了临界点的位置。

  美方克勒曼小组进一步在多种温度和磁场强度条件下检测了来自东京实验的数据。他们发现所有的数据,在描绘不能观察到的量子临界点(QCP)时会出现曲线坍塌,代之以超导阶段行为。在没有压力和其他参数等外加调整的影响下,量子临界点在零磁场之上不到一根头发的宽度。

  在β-YBAL超导材料中,研究人员观察到了一种奇怪的物质新状态——“临界奇异金属”相。在量子临界点,材料能在传统电行为(物理学家称之为费米液)和超导电行为之间转换,类似于非此非彼的状态,这称为“奇异金属”行为。但目前还不清楚它只在临近量子临界点才发生,还是能在更宽的物理条件下也存在。

  罗格斯大学文理学院物理学与天文学教授皮尔·科尔曼表示,这种新材料本身具有非常简单的量子临界表现,这种结果完全出乎意料,也令人迷惑。