Видим, как электричество течет, как жидкость, в странных минералах: ScienceAlert

Щелчок выключателем любого типа электрического устройства высвобождает множество заряженных частиц, которые движутся в ритме напряжения в цепи.

Но новое открытие в странных материалах, известных как экзотические металлы, показало, что электричество не всегда движется ступенчато и даже иногда может истекать кровью, что заставляет физиков подвергать сомнению то, что мы знаем о природе частиц.

Исследование проводилось на нанонитях, изготовленных из точного баланса иттербия, родия и кремния (YbRh).₂плохой₂).

Проведя серию количественных экспериментов с этими нанопроводами, исследователи из США и Австрии обнаружили доказательства, которые могут помочь разрешить споры о природе электрических токов в металлах, которые ведут себя нетрадиционным образом.

Его обнаружили в конце прошлого века. В классе соединений на основе меди, которые, как известно, не обладают устойчивостью к токам при относительно высоких температурах, Экзотические минералы При нагревании он становится более устойчивым к электричеству, как и любой другой металл.

Однако он делает это несколько странным образом: сопротивление увеличивается на определенную величину при каждом градусе повышения температуры.

В обычных металлах сопротивление варьируется в зависимости от температуры и стабилизируется, когда материал становится достаточно горячим.

Такое изменение правил сопротивления указывает на то, что токи в экзотических металлах действуют по-разному. По какой-то причине способ взаимодействия частиц, несущих заряд в экзотических металлах, с толкающимися вокруг них частицами отличается от зигзагообразного движения электронов в шарике-пинболе в средней жиле провода.

То, что мы могли бы представить себе как поток отрицательно заряженных шариков, текущих через трубку из атомов меди, немного сложнее. Электричество, в конечном счете, представляет собой квантовую материю, в которой свойства ряда частиц гармонизируются и ведут себя как отдельные единицы, известные как квазичастицы.

Вопрос о том, объясняют ли одни и те же типы квазичастиц необычное резистивное поведение экзотических металлов, остается открытым, поскольку некоторые теории и эксперименты предполагают, что такие частицы могут потерять свою целостность при определенных условиях.

Чтобы выяснить, существует ли устойчивое движение квазичастиц в потоке электронов в экзотических металлах, исследователи использовали явление под названием… Шум огня.

Если бы вы могли замедлить время до минимума, фотоны света, излучаемые даже самым точным лазером, взорвались бы и разлетелись бы со всей предсказуемостью шипящего бекона. Этот «шум» является особенностью квантовой вероятности и может дать представление о деталях зарядов, проходящих через проводник.

«Идея состоит в том, что если я пропускаю ток, он состоит из множества отдельных носителей заряда», — сказал он. Он говорит Старший автор Дуг Нательсон, физик из Университета Райса в США.

«Они приходят со средней скоростью, но иногда они ближе друг к другу во времени, а иногда — дальше друг от друга».

Команда обнаружила измерения дробового шума в чрезвычайно тонком образце YbRh.₂плохой₂ Они были сильно подавлены способами, которые не могли быть объяснены типичными взаимодействиями между электронами и их окружением, что позволяет предположить, что квазичастиц, вероятно, не существовало.

Вместо этого заряд был более жидким, чем токи, обнаруженные в обычных металлах, и это подтверждает это открытие. Предлагаемая модель Более 20 лет назад автор Кимиао Си, физик конденсированного состояния из Университета Райса.

Теория Si материалов при температурах, близких к нулю, описывает способ, при котором электроны в определенных местах больше не имеют общих свойств, которые позволяют им образовывать квазичастицы.

Хотя обычное поведение квазичастиц можно в принципе исключить, команда не совсем уверена, какую форму принимает этот «жидкий» поток и даже можно ли его найти в других экзотических металлических рецептах.

«Возможно, это свидетельство того, что квазичастицы не являются четко определенными вещами или не существуют, а заряд движется более сложным образом. Нам нужно найти правильный словарь, чтобы говорить о том, как заряд движется коллективно». Он говорит Нательсон.

Это исследование было опубликовано в Науки.