W dziwnych minerałach wykryto dziwny, płynny przepływ elektryczny: ScienceAlert

Naciśnięcie przełącznika dowolnego typu urządzenia elektrycznego uwalnia szereg naładowanych cząstek, które poruszają się w rytm napięcia obwodu.

Jednak nowe odkrycie dotyczące dziwnych materiałów, znanych jako metale egzotyczne, wykazało, że elektryczność nie zawsze przemieszcza się stopniowo i w rzeczywistości może czasami krwawić w sposób, który sprawia, że ​​fizycy kwestionują to, co wiemy o naturze cząstek.

Badania przeprowadzono na nanodrutach wykonanych z precyzyjnie zbilansowanej masy iterbu, rodu i krzemu (YbRh).₂zły₂).

Przeprowadzając serię eksperymentów ilościowych na tych nanodrutach, badacze ze Stanów Zjednoczonych i Austrii odkryli dowody, które mogą pomóc w rozstrzygnięciu debaty na temat natury prądów elektrycznych w metalach, które nie zachowują się w konwencjonalny sposób.

Odkryto je pod koniec ubiegłego wieku W klasie związków na bazie miedzi, o których wiadomo, że nie mają odporności na prądy w stosunkowo wysokich temperaturach, Egzotyczne minerały Po podgrzaniu staje się bardziej odporny na elektryczność, podobnie jak każdy inny metal.

Robi to jednak w dość dziwny sposób, gdzie opór wzrasta o określoną wartość z każdym stopniem wzrostu temperatury.

W zwykłych metalach rezystancja zmienia się w zależności od temperatury i stabilizuje się, gdy materiał wystarczająco się nagrzeje.

Ta zmiana zasad rezystancji wskazuje, że prądy w metalach egzotycznych nie działają dokładnie w ten sam sposób. Z jakiegoś powodu sposób, w jaki cząstki przenoszące ładunek w metalach egzotycznych oddziałują z przepychającymi się cząstkami wokół nich, różni się od zygzakowatego elektronów w flipperze w przeciętnym splocie drutu.

To, co moglibyśmy sobie wyobrazić jako strumień ujemnie naładowanych kulek przepływających przez rurkę z atomami miedzi, jest nieco bardziej złożone. Energia elektryczna jest ostatecznie materią kwantową, w której właściwości wielu cząstek harmonizują, zachowując się jak pojedyncze jednostki zwane kwazicząstkami.

To, czy te same typy kwazicząstek wyjaśniają niezwykłe zachowania rezystancyjne egzotycznych metali, jest kwestią otwartą, ponieważ niektóre teorie i eksperymenty sugerują, że takie cząstki mogą utracić swoją integralność w odpowiednich warunkach.

Aby wyjaśnić, czy w przepływie elektronów w metalach egzotycznych występuje stały marsz kwazicząstek, naukowcy wykorzystali zjawisko zwane… Hałas pożaru.

Gdybyś mógł spowolnić czas do pełzania, fotony światła emitowane przez nawet najbardziej precyzyjny laser eksplodowałyby i rozproszyły się z całą przewidywalnością skwierczącego tłuszczu z bekonu. Ten „szum” jest cechą prawdopodobieństwa kwantowego i może zapewnić miarę szczegółów ładunków przepływających przez przewodnik.

„Pomysł jest taki, że jeśli kieruję prądem, składa się on z kilku oddzielnych nośników ładunku” – powiedział. On mówi Starszy autor Doug Natelson, fizyk z Rice University w USA.

„Przybywają one w średnim tempie, ale czasem zbliżają się do siebie w czasie, a czasem oddalają”.

Zespół znalazł pomiary hałasu wystrzału w niezwykle cienkiej próbce YbRh₂zły₂ Zostały one znacznie stłumione w sposób, którego nie można wyjaśnić typowymi interakcjami między elektronami a ich otoczeniem, co sugeruje, że kwazicząstki prawdopodobnie nie istnieją.

Zamiast tego ładunek był bardziej płynny niż prądy występujące w konwencjonalnych metalach, co potwierdza to stwierdzenie Proponowany model Ponad 20 lat temu przez autora Kimiao Si, fizyka materii skondensowanej z Rice University.

Teoria materiałów Si w temperaturach bliskich zera opisuje sposób, w jaki elektrony w określonych lokalizacjach nie mają już wspólnych właściwości, które pozwalają im tworzyć kwazicząstki.

Chociaż w zasadzie można wykluczyć konwencjonalne zachowanie kwazicząstek, zespół nie jest do końca pewien, jaką formę przyjmuje ten „płynny” strumień ani nawet czy można go znaleźć w innych egzotycznych recepturach metalicznych.

„Być może jest to dowód na to, że kwazicząstki nie są dobrze zdefiniowanymi rzeczami lub w ogóle nie istnieją, a ładunek przemieszcza się w bardziej złożony sposób. Musimy znaleźć odpowiednie słownictwo, aby mówić o tym, jak ładunek przemieszcza się zbiorowo”. On mówi Natelsona.

Badanie to zostało opublikowane w Nauki.