奇妙な鉱物の中に液体のように電気が流れるのを見る：ScienceAlert

あらゆるタイプの電気機器のスイッチを入れると、回路の電圧のリズムに合わせて移動する一連の荷電粒子が放出されます。

しかし、エキゾチックメタルとして知られる奇妙な物質の新たな発見により、電気は必ずしも段階的に動くわけではなく、実際には粒子の性質について私たちが知っていることに物理学者が疑問を抱くような形で流れる場合があることが判明した。

この研究は、イッテルビウム、ロジウム、シリコン (YbRh) の正確なバランスから作られたナノワイヤについて行われました。₂悪い₂）。

米国とオーストリアの研究者らは、これらのナノワイヤで一連の定量実験を行うことにより、従来の方法では動作しない金属中の電流の性質についての議論を解決するのに役立つ可能性のある証拠を発見した。

前世紀後半に発見されました 比較的暖かい温度では電流に対する耐性がないことが知られている銅ベースの化合物の一種で、 エキゾチックな鉱物 他の金属と同様に、加熱すると電気に対する耐性が高まります。

ただし、これは少し奇妙な方法で行われ、温度が上昇するたびに抵抗が一定量ずつ増加します。

通常の金属は温度によって抵抗値が変化し、十分に高温になると抵抗値が安定します。

抵抗則のこの変動は、珍しい金属の電流がまったく同じように動作しないことを示しています。 何らかの理由で、エキゾチックな金属内の電荷を運ぶ粒子がその周囲に押し寄せる粒子と相互作用する方法は、平均的なワイヤストランドのピンボール内の電子のジグザグとは異なります。

銅原子のチューブの中を流れる負に帯電したボールの流れとして私たちが想像するものは、もう少し複雑です。 電気は最終的には量子物質であり、多くの粒子の特性が調和して準粒子として知られる単一の単位として動作します。

一部の理論や実験では、そのような粒子は適切な条件下では完全性を失う可能性があることが示唆されているため、同じ種類の準粒子がエキゾチック金属の異常な抵抗挙動を説明できるかどうかは未解決の疑問です。

エキゾチック金属中の電子の流れの中に準粒子の着実な行進があるかどうかを明らかにするために、研究者らは…と呼ばれる現象を使用しました。 火災音。

時間を最高に遅らせることができれば、たとえ最も高精度のレーザーから発せられた光の光子も、ベーコンの脂が焼けるような勢いで爆発し、飛散するでしょう。 この「ノイズ」は量子確率の特徴であり、導体を流れる電荷の詳細の尺度を提供できます。

「アイデアは、電流を駆動している場合、それは多数の別々の電荷キャリアで構成されているということです」と彼は言いました。 彼は言う。 主著者の Doug Natelson 氏は、米国ライス大学の物理学者です。

「これらは平均的な速度で到着しますが、時間的に互いに近づくこともあれば、遠くなる場合もあります。」

研究チームは、YbRh の非常に薄いサンプルでショットノイズの測定値を発見しました。₂悪い₂ それらは、電子とその環境の間の典型的な相互作用では説明できない形で大幅に抑制されており、準粒子はおそらく存在しないことを示唆しています。

その代わり、電荷は従来の金属に見られる電流よりも液体に似ており、これを裏付ける発見があった。 提案モデル 20年以上前、ライス大学の物性物理学者である寄稿者キミアオ・シ氏による。

ゼロ付近の温度における材料の Si 理論は、特定の場所の電子が準粒子の形成を可能にする特性を共有しなくなる仕組みを説明します。

従来の準粒子の挙動は原理的には除外できますが、研究チームはこの「液体」の流れがどのような形をとるのか、さらには他の珍しい金属レシピで見つかるのかどうかさえ完全にはわかっていません。

「おそらくこれは、準粒子が明確に定義されたものではないか、存在しないという証拠であり、電荷はより複雑な方法で移動します。電荷が集合的にどのように移動するかを説明するための適切な語彙を見つける必要があります。」 彼は言う。 ナテルソン。

この研究は、 科学。