Dans des couches de tellurure de molybdène torsadées selon un angle précis, les électrons se comportent de manière inhabituelle : ils peuvent se diviser en parties. C'est comme si un gâteau entier se mettait soudainement à être découpé en parts strictement égales, alors qu'il n'y a qu'un seul couteau. Dans les matériaux ordinaires, la charge de l'électron est indivisible, mais dans ces couches, à très basse température, apparaissent des états où la charge se fractionne en trois.
Les scientifiques ont utilisé deux méthodes : l'une mesure la luminescence du matériau, l'autre la réflexion de la lumière dans un champ magnétique. Ils ont ainsi trouvé des états magnétiques pour un remplissage électronique d'un, deux et trois niveaux sur trois possibles. Chaque état existe à une température spécifique : environ 11, 3.5 et 2.4 degrés au-dessus du zéro absolu. Le plus fragile est celui où la charge se divise en trois : il n'existe que dans une plage très étroite de champ électrique et à la température la plus basse.
Cet état n'est pas seulement magnétique : sa luminescence change lorsqu'on applique un champ magnétique, ce qui indique sa nature topologique. La topologie signifie ici que la propriété persiste même si le matériau est légèrement déformé, comme un nœud dans une corde : on ne peut pas le défaire sans le couper. Les calculs confirment que l'état trouvé est topologiquement non trivial, c'est-à-dire qu'on ne peut pas le transformer en un état ordinaire de manière continue.
Ces charges fractionnaires sont un pas vers la compréhension de la façon dont les électrons interagissent dans les matériaux complexes. À l'avenir, elles pourraient être utiles pour le calcul quantique, où l'on a besoin d'états résistants aux perturbations.
La charge fractionnaire ne signifie pas que l'électron s'est physiquement désintégré : c'est un comportement collectif de nombreux électrons qui ressemble à une particule ayant une charge d'un tiers de celle de l'électron.