Электроны в проводнике обычно ведут себя как газ: носятся хаотично, сталкиваются, не держат строя. Но если их растащить подальше друг от друга и сильно охладить, взаимное отталкивание может заставить их встать по местам — как посетителей в переполненном зале, которые рассаживаются через кресло. Такой строй называют электронным кристаллом, или кристаллом Вигнера. В новой работе физики впервые разглядели, как именно этот строй разваливается, когда тепла становится больше или магнитное поле слабеет.

В опыте использовали плёнку VCl3 толщиной в один атомный слой на графите. В сильном магнитном поле в ней образовались сразу два электронных кристалла с разным шагом решётки и разной стойкостью к нагреву. Первый, с рекордно высокой для такого состояния температурой и плотностью, при ослаблении поля сначала превращался в промежуточную фазу — электроны ещё держали ряды, но ряды уже вытягивались в одном направлении, как толпа, которая начала двигаться к выходу, но не смешалась. Второй кристалл, менее стойкий, таял иначе: возникала аномальная электронная жидкость, в которой волны плотности сохраняли один и тот же период независимо от энергии.

Расчёты из первых принципов подтвердили: два кристалла возникают потому, что электроны, перешедшие от плёнки к графиту, занимают разные энергетические зоны. Так в одном образце удалось увидеть сразу два сценария разрушения порядка — через вытянутую промежуточную фазу и через странную жидкость с фиксированным периодом. Это даёт карту состояний, где порядок и хаос сменяют друг друга под действием квантовых и тепловых дрожаний.