Науковців шокувала поведінка електричного струму в дивних металах

Перебуваючи у проміжній зоні між діелектриками та провідниками, дивні метали мають вільні електрони, здатні переносити електричний заряд, проте вони не відповідають критеріям повної провідності.

Читайте на сайті Астрономи відкрили другу за потужністю заряджену космічну частинку, однак не знайшли її джерела

Синтез квантової та класичної фізики дав певне розуміння цих матеріалів. Однак нещодавні відкриття вказують на те, що наше розуміння електричного струму, наріжного каменю сучасної фізики, може бути хибним.

Як ми розуміємо електрику

Домінуюча теорія електричного струму ґрунтується на перенесенні заряду квазічастинками, які є проявом колективних дій електронів. Дискретність електричного струму зазвичай проявляється у вигляді дробового шуму, що характеризується сплесками, а не послідовним і рівномірним перенесенням заряду.

Загадкова поведінка струму в дивних металах

Намагаючись розгадати таємницю того, як протікає струм у дивних металах, вчені сконструювали нанопровідники зі сполуки ітербію, родію та кремнію (YbRh2Si2).

Ці нанопровідники, розміром 200 нм на 600 нм, належать до категорії дивних металів і демонструють нетипові властивості поблизу абсолютного нуля.

Пояснення! Дивні метали – група металів, які демонструють поведінку, що суперечить відомій теорії рідини Фермі, яка пояснює поведінку електронів при низьких температурах.

Мета експерименту. У ході дослідження науковці  ретельно відстежити рух електронів, припускаючи, що вони слідують очікуваній поведінці дискретних груп, які діють як квазічастинки. Однак несподіваний результат показав, що електричний струм протікав плавно, без очікуваних дробових шумових флуктуацій, подібно до води в широкому жолобі.

По суті, заряд, здавалося, передавався частково, ніби без електронів, що кидає виклик традиційному розумінню.

Це підвищує ймовірність того, що щось інше, ніж електрони, може бути носієм заряду в металах, залучаючи ще не вивчені квантові ефекти.

Дивіться також Грандіозне відкриття: науковці вперше зафіксували вихрові структури поля в звичайних матеріалах

Чому це важливо

Розуміння цих явищ потенційно може розкрити таємницю досягнення надпровідності за звичайних температур. Поведінка питомого опору в дивних металах значно відрізняється від традиційних металів поблизу абсолютного нуля, де замість раптового стрибка від нуля до високого питомого опору він зростає поступово і лінійно.

Якщо вченим вдасться поширити цю поведінку на більш високі температури, це може мати значні наслідки для енергетики, проклавши шлях до більш ефективного та практичного застосування надпровідності. Однак шлях до таких відкриттів залишається оповитим особливою і загадковою природою дивних металів.