Вони 40 років збивали з пантелику вчених: учені нарешті пояснили поведінку "дивних металів"

Згідно з дослідженням, опублікованим у виданні Science, фізики придумали універсальну теорію, яка пояснює поведінку "дивних металів". Учені визначили механізм, який пояснює характерні властивості цих матеріалів, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

"Дивними металами" вчені назвали квантові матеріали, які мають справді дивні характеристики. Вони порушують правила електричного опору, які можна побачити у звичайних металах, до того ж деякі з них можуть ставати надпровідниками. Уже 40 років з моменту відкриття "дивних металів" фізики вважали, що для пояснення їхньої поведінки потрібна нова теорія. Автори нового дослідження створили таку теорію.

Дивну поведінку металів можна виявити в багатьох квантових матеріалах, зокрема в тих, які можуть стати надпровідниками, тобто матеріалами, в яких електрони течуть з нульовим опором за досить низьких температур. Цей взаємозв'язок передбачає, що розуміння дивних металів може допомогти дослідникам визначити нові види надпровідності.

У звичайних металах питомий електричний опір (міра того, наскільки важко електричному струму текти через матеріал) збільшується пропорційно квадрату температури, а потім вирівнюється, коли метал стає дуже гарячим. Питомий опір виникає, коли електрони в металі, що несуть заряд, стикаються і розсіюються всередині вібруючої атомної структури металу, тому збільшення коливань атомів збільшує швидкість розсіювання до такої міри, що електрони стають нездатними переносити струм.

Нова теорія пояснює багато дивацтв "дивних металів", наприклад, чому зміна питомого електричного опору прямо пропорційна температурі, навіть за дуже низьких температур. Це означає, що "дивний метал" чинить опір потоку електронів більше, ніж звичайний метал за тієї самої температури.

Щоб краще описати дивні метали, вчені в новому дослідженні розробили теорію того, як вони працюють. Замість традиційного погляду на метали, згідно з яким вони складаються з безлічі в основному окремих електронів в однорідній структурі, нова теорія передбачає, що дивні метали складаються з безлічі електронів, пов'язаних разом законами квантової заплутаності.

Оскільки атоми в "дивних металах" розташовані випадковим чином, електрони всередині заплутуються по-різному залежно від їхнього місця розташування в металі. Це призводить до того, що вони часто стикаються один з одним, але з різною швидкістю.

За словами вчених, тепер, коли "дивні метали" стали не такими дивними, то їх потрібно називати незвичайними металами. Також фізики стверджують, що нова теорія може бути ключем до створення нового типу надпровідників.

Фокус уже писав про те, що насправді математика має інше походження, ніж думають багато людей. І вона найімовірніше з'явилася як наслідок того, як сприймає навколишній світ людина.

Також Фокус писав про те, що фізики змогли виявити давно передбачену квазічастинку, яка допоможе поліпшити розуміння процесу надпровідності.