Văzând electricitatea curgând ca un lichid în minerale ciudate: ScienceAlert

Apăsarea unui comutator pe orice tip de dispozitiv electric eliberează o serie de particule încărcate care se mișcă în ritmul tensiunii circuitului.

Dar o nouă descoperire în materiale ciudate cunoscute sub numele de metale exotice a descoperit că electricitatea nu se mișcă întotdeauna în trepte și, de fapt, uneori poate sângera într-un mod care îi pune pe fizicieni să pună la îndoială ceea ce știm despre natura particulelor.

Cercetarea a fost efectuată pe nanofirele realizate dintr-un echilibru precis de iterbiu, rodiu și siliciu (YbRh).₂rău₂).

Efectuând o serie de experimente cantitative pe aceste nanofire, cercetătorii din Statele Unite și Austria au descoperit dovezi care ar putea ajuta la aplanarea dezbaterii despre natura curenților electrici din metale care nu se comportă într-un mod convențional.

A fost descoperit la sfârșitul secolului trecut Într-o clasă de compuși pe bază de cupru despre care se știe că nu au rezistență la curenți la temperaturi relativ calde, Minerale exotice Devine mai rezistent la electricitate atunci când este încălzit, la fel ca orice alt metal.

Cu toate acestea, face acest lucru într-un mod oarecum ciudat, unde rezistența crește cu o anumită cantitate pentru fiecare grad de creștere a temperaturii.

În metalele obișnuite, rezistența variază în funcție de temperatură și se stabilizează odată ce materialul devine suficient de fierbinte.

Această variație a regulilor de rezistență indică faptul că curenții din metalele exotice nu funcționează exact în același mod. Din anumite motive, modul în care particulele purtătoare de sarcină din metalele exotice interacționează cu particulele care se împinge din jurul lor este diferit de zig-zagingul electronilor dintr-un pinball din firul mediu.

Ceea ce ne-am putea imagina ca un flux de bile încărcate negativ care curge printr-un tub de atomi de cupru este puțin mai complex. Electricitatea este în cele din urmă o materie cuantică, în care proprietățile unui număr de particule se armonizează pentru a se comporta ca unități individuale cunoscute sub numele de cvasiparticule.

Dacă aceleași tipuri de cvasiparticule explică comportamentele rezistive neobișnuite ale metalelor exotice este o întrebare deschisă, deoarece unele teorii și experimente sugerează că astfel de particule își pot pierde integritatea în condițiile potrivite.

Pentru a clarifica dacă există un marș constant de cvasiparticule în fluxul de electroni în metale exotice, cercetătorii au folosit un fenomen numit… Zgomot de foc.

Dacă ai putea încetini timpul până la un târâș, fotonii de lumină emiși chiar și de cel mai precis laser ar exploda și s-ar împrăștia cu toată predictibilitatea grăsimii de slănină. Acest „zgomot” este o caracteristică a probabilității cuantice și poate oferi o măsură a detaliilor sarcinilor pe măsură ce acestea curg prin conductor.

„Ideea este că, dacă conduc un curent, acesta este alcătuit dintr-o grămadă de purtători de încărcare separate”, a spus el. El spune Autor principal Doug Natelson, fizician la Universitatea Rice din SUA.

„Aceștia ajung într-un ritm mediu, dar uneori sunt mai apropiați în timp, iar uneori sunt mai îndepărtați.”

Echipa a găsit măsurători ale zgomotului de împușcare în proba lor extrem de subțire de YbRh₂rău₂ Ele au fost foarte suprimate în moduri pe care interacțiunile tipice dintre electroni și mediul lor nu le-au putut explica, sugerând că probabil cvasiparticulele nu au existat.

În schimb, încărcătura era mai asemănătoare cu cea lichidă decât curenții găsiți în metalele convenționale, o constatare care o susține. Modelul propus Cu mai bine de 20 de ani în urmă, de autorul colaborator Kimiao Si, un fizician al materiei condensate de la Universitatea Rice.

Teoria Si a materialelor la temperaturi aproape de zero descrie modul în care electronii din locații specifice nu mai împărtășesc proprietăți care le permit să formeze cvasiparticule.

În timp ce comportamentul convențional al cvasiparticulelor poate fi exclus în principiu, echipa nu este complet sigură ce formă ia acest flux „lichid” sau chiar dacă poate fi găsit în alte rețete metalice exotice.

„Poate că aceasta este o dovadă că cvasiparticulele nu sunt lucruri bine definite sau nu există, iar sarcina se mișcă în moduri mai complexe. Trebuie să găsim vocabularul potrivit pentru a vorbi despre modul în care sarcina se mișcă în mod colectiv.” El spune Natelson.

Această cercetare a fost publicată în Științe.