Premendo un interruttore su qualsiasi tipo di dispositivo elettrico si rilascia una serie di particelle cariche che si muovono al ritmo della tensione del circuito.
Ma una nuova scoperta su strani materiali conosciuti come metalli esotici ha scoperto che l’elettricità non sempre si muove per gradi, e in effetti a volte può sanguinare in un modo che spinge i fisici a mettere in dubbio ciò che sappiamo sulla natura delle particelle.
La ricerca è stata condotta su nanofili costituiti da un preciso equilibrio di itterbio, rodio e silicio (YbRh).2Cattivo2).
Eseguendo una serie di esperimenti quantitativi su questi nanofili, ricercatori provenienti da Stati Uniti e Austria hanno scoperto prove che potrebbero aiutare a risolvere il dibattito sulla natura delle correnti elettriche nei metalli che non si comportano in modo convenzionale.
È stato scoperto alla fine del secolo scorso In una classe di composti a base di rame noti per non avere resistenza alle correnti a temperature relativamente calde, Minerali esotici Diventa più resistente all’elettricità quando riscaldato, proprio come qualsiasi altro metallo.
Tuttavia, lo fa in un modo un po’ strano, in cui la resistenza aumenta di una certa quantità per ogni grado di aumento della temperatura.
Nei metalli comuni la resistenza varia a seconda della temperatura e si stabilizza quando il materiale diventa sufficientemente caldo.
Questa variazione nelle regole di resistenza indica che le correnti nei metalli esotici non funzionano esattamente allo stesso modo. Per qualche ragione, il modo in cui le particelle portatrici di carica nei metalli esotici interagiscono con le particelle che si spingono intorno a loro è diverso dallo zigzagare degli elettroni in un flipper nel filo medio.
Ciò che potremmo immaginare come un flusso di sfere caricate negativamente che scorre attraverso un tubo di atomi di rame è un po’ più complesso. L’elettricità è in definitiva una questione quantistica, in cui le proprietà di un numero di particelle si armonizzano per comportarsi come singole unità note come quasiparticelle.
Se gli stessi tipi di quasiparticelle spieghino gli insoliti comportamenti resistivi dei metalli esotici è una questione aperta, poiché alcune teorie ed esperimenti suggeriscono che tali particelle potrebbero perdere la loro integrità nelle giuste condizioni.
Per chiarire se esiste una marcia costante di quasiparticelle nel flusso di elettroni nei metalli esotici, i ricercatori hanno utilizzato un fenomeno chiamato… Rumore del fuoco.
Se potessi rallentare il tempo a passo d’uomo, i fotoni di luce emessi anche dal laser più preciso esploderebbero e si disperderebbero con tutta la prevedibilità del grasso di pancetta sfrigolante. Questo “rumore” è una caratteristica della probabilità quantistica e può fornire una misura dei dettagli delle cariche mentre fluiscono attraverso il conduttore.
“L’idea è che se sto guidando una corrente, questa è composta da un gruppo di portatori di carica separati”, ha detto. Lui dice L’autore senior Doug Natelson, fisico della Rice University negli Stati Uniti.
“Questi arrivano a un ritmo medio, ma a volte sono più vicini nel tempo, a volte sono più distanti”.
Il team ha trovato misurazioni del rumore dello sparo nel loro campione estremamente sottile di YbRh2Cattivo2 Venivano ampiamente soppressi in modi che le tipiche interazioni tra gli elettroni e il loro ambiente non potevano spiegare, suggerendo che probabilmente le quasiparticelle non esistevano.
Invece, la carica era più simile a quella liquida rispetto alle correnti trovate nei metalli convenzionali, una scoperta che lo supporta Modello proposto Più di 20 anni fa dall’autore Kimiao Si, un fisico della materia condensata della Rice University.
La teoria Si dei materiali a temperature vicine allo zero descrive il modo in cui gli elettroni in posizioni specifiche non condividono più proprietà che consentono loro di formare quasiparticelle.
Sebbene il comportamento convenzionale delle quasiparticelle possa essere escluso in linea di principio, il team non è del tutto sicuro di quale forma assuma questo flusso “liquido”, o anche se possa essere trovato in altre ricette metalliche esotiche.
“Forse questa è la prova che le quasiparticelle non sono cose ben definite o non esistono, e la carica si muove in modi più complessi. Dobbiamo trovare il vocabolario giusto per parlare di come la carica si muove collettivamente.” Lui dice Natelson.
Questa ricerca è stata pubblicata in Scienze.
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