Они 40 лет сбивали с толку ученых: ученые наконец-то объяснили поведение "странных металлов"
Материалы под названием "странные металлы" не давали покоя ученым несколько десятилетий. Их поведение не могли объяснить, но теперь эта загадка раскрыта.
Согласно исследованию, опубликованному в издании Science, физики придумали универсальную теорию, которая объясняет поведение "странных металлов". Ученые определили механизм, который объясняет характерные свойства этих материалов, пишет Live Science.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
"Странными металлами" ученые назвали квантовые материалы, которые имеют действительно странные характеристики. Они нарушают правила электрического сопротивления, которые можно увидеть в обычных металлах, к тому же некоторые из них могут становиться сверхпроводниками. Уже 40 лет с момента открытия "странных металлов" физики считали, что для объяснения их поведения нужна новая теория. Авторы нового исследования создали такую теорию.
Странное поведение металлов можно обнаружить во многих квантовых материалах, в том числе в тех, которые могут стать сверхпроводниками, то есть материалами, в которых электроны текут с нулевым сопротивлением при достаточно низких температурах. Эта взаимосвязь предполагает, что понимание странных металлов может помочь исследователям определить новые виды сверхпроводимости.
В обычных металлах удельное электрическое сопротивление (мера того, насколько трудно электрическому току течь через материал) увеличивается пропорционально квадрату температуры, а затем выравнивается, когда металл становится очень горячим. Удельное сопротивление возникает, когда несущие заряд электроны в металле сталкиваются и рассеиваются внутри вибрирующей атомной структуры металла, поэтому увеличение колебаний атомов увеличивает скорость рассеяния до такой степени, что электроны становятся неспособными переносить ток.
Новая теория объясняет многие странности "странных металлов", например, почему изменение удельного электрического сопротивления прямо пропорционально температуре, даже при очень низких температурах. Это означает, что "странный металл" сопротивляется потоку электронов больше, чем обычный металл при той же температуре.
Чтобы лучше описать странные металлы, ученые в новом исследовании разработали теорию того, как они работают. Вместо традиционного взгляда на металлы, согласно которому они состоят из множества в основном отдельных электронов в однородной структуре, новая теория предполагает, что странные металлы состоят из множества электронов, связанных вместе законами квантовой запутанности.
Поскольку атомы в "странных металлах" расположены случайным образом, электроны внутри запутываются по-разному в зависимости от их местоположения в металле. Это приводит к тому, что они часто сталкиваются друг с другом, но с разной скоростью.
По словам ученых, теперь, когда "странные металлы" стали не такими странными, то их нужно называть необычными металлами. Также физики утверждают, что новая теория может быть ключом к созданию нового типа сверхпроводников.
Фокус уже писал о том, что на самом деле математика имеет иное происхождение, чем думают многие люди. И она скорее всего появилась как следствие того, как воспринимает окружающий мир человек.
Также Фокус писал о том, что физики смогли обнаружить давно предсказанную квазичастицу, которая поможет улучшить понимание процесса сверхпроводимости.