普林斯頓大學的物理學家們在一種由二碲化鎢製成的絕緣體中發現了一種意想不到的量子行為。這種行為被稱為量子振蕩，通常只在金屬中才能觀察到。在絕緣體中發現這種量子現象為我們理解量子世界提供了新的視角，這一發現還暗示了一種全新的量子粒子的存在，該團隊稱之為中性費米子。
從定義上來說，金屬和絕緣體的區別是非常大的，金屬通常是導電的，而絕緣體是不導電的。從微觀的角度來看，物體的電導率取決於電子在材料中自由移動的程度。在金屬中，電子是很容易進行移動的；而在絕緣體有很高的電阻，會阻止電子的移動。
這樣一來，金屬可以表現出一種被稱為量子振蕩的現象。當在極低溫度下暴露於磁場中時，電子可以轉換成量子態，從而導致材料的電阻率發生振蕩。然而，這在絕緣體中卻不會發生，因為它們的電子移動得不太好。長期以來，人們一直認為觀察量子振蕩是金屬與絕緣體之間差異的標誌，或者至少這是一個世紀大部分時間裡的傳統思維。
在這項新的研究中，普林斯頓大學的研究人員首次意外地發現了絕緣體中的量子振蕩。該團隊使用的是二碲化鎢，它在整體上表現得像金屬，但當它被刨成像石墨烯那樣的二維形式時，就變成了絕緣體。當測量單層材料在磁場下的電阻率時，他們發現它開始振蕩。
目前的理論無法解釋這一現象，但研究者們提出了自己的假設。他們說，振蕩的可能不是電子本身。相反，強烈的相互作用可能會創造出新的量子粒子，這些量子粒子會表現出觀測到的效果。
由於絕緣體阻礙帶電粒子(如電子)自由移動，這些新粒子必須帶中性電荷。這些假設的中性費米子可以表現出觀測到的量子振蕩。研究小組說，還需要做更多的工作來驗證中性費米子是否存在，或者是否有其他的解釋來解釋觀察到的奇怪現象。