Физики из Массачусетского технологического института и Научного института Вейцмана наблюдали, как электроны движутся в вихрях или водоворотах. Во время работы команда изучила проводники из теллурида вольфрама, последний проявляет свойства вейлевских полуметаллов.

Вейлевский полуметалл — это трехмерный аналог графена, двумерного кристалла с уникальными свойствами. В этом материале возникают рассеяния электронов на крупномасштабных шероховатостях поверхности проводника. Последние происходят под малыми углами и не меняют их энергию. Этот процесс создает эффективную вязкость, поэтому ток начинает двигаться как электронная жидкость.

Чтобы увидеть вихри этой жидкости, физики создали серию образцов, толщиной от 23 до 48 нанометров, в виде полосы с двумя соприкасающимися с ней усеченными окружностями. Ширина полосы была равна 550 нанометрам, радиус окружностей — 900 нанометрам. Ширина контакта между окружностями и полосой была разной и определялась угловой апертурой. Авторы также изготавливали контрольные образцы из золота такой же формы.

Затем они пропустили ток через каждый образец при температуре –267°C и измерили ток в определенных точках. Для этого авторы использовали сканирующее сверхпроводящее квантовое устройство (SQUID). Они измеряет магнитные поля с чрезвычайно высокой точностью. Так команда смогла детально наблюдать, как электроны текут по узорным каналам в каждом материале.

Во время работы авторы заметили, что электроны, проходящие в золотых образцах, не меняли направление, даже когда часть тока проходила через каждую боковую камеру. А вот электроны, проходящие через дителлурид вольфрама, двигались по каналу и закручивались в каждую боковую камеру. Электроны создавали небольшие водовороты в каждой камере, прежде чем вытекать обратно в основной канал.

Физикам удалось экспериментально подтвердить фундаментальное свойство поведения электронов.