Исследователи определили механизм, который отвечает за необычное поведение «странных металлов».
Исследователи из Центра вычислительной квантовой физики Института Флэтайрона разработали теорию, которая объясняет почему в «странных металлах» течение электронов при низких температурах отличается от других ферми-жидкостей. Эта загадка ставила в тупик квантовых физиков на протяжении 40 лет.
«Странные металлы» часто являются сверхпроводниками при очень низких температурах. Но при нагреве до критического уровня сопротивление в этих материалах начинает расти линейно и достигает больших значений. Это соотношение означает, например, что странный металл при нормальных условиях сопротивляется потоку электронов больше, чем обычный, такой как золото или медь.
Изменение удельного сопротивления в обычных и «странных» металлах. Изображение: Lucy Reading-Ikkanda, Simons Foundation
Идея ученых основана на сочетании двух свойств «странных металлов». Во-первых, их электроны могут быть квантово-механически запутаны друг с другом и остаются в таком состоянии даже на большом расстоянии. Во-вторых, «странные металлы» отличаются неоднородным, лоскутным расположением атомов.
Неравномерность расположения атомов означает, что запутывания электронов различаются в зависимости от того, где оно произошло, объясняют физики. Это разнообразие добавляет хаотичности импульсу электронов, когда они движутся через материал и взаимодействуют друг с другом.
Электроны в таком материале не текут в едином потоке, а толкают друг друга во всех направлениях, что приводит к электрическому сопротивлению. Поскольку частота столкновений изменяется с ростом температуры, электрическое сопротивление также увеличивается.
Исследователи полагают, что лучшее понимание свойств таких материалов поможет физикам разрабатывать и настраивать новые сверхпроводники, например, для квантовых вычислений.
Читать далее:
Исследователи предлагают «засеять» поля камнями для борьбы с парниковыми газами
Сахар влияет на «пластичность» мозга, помогая в обучении и памяти
Японцы специально деформировали детские черепа 1 800 лет назад и ученые не знают почему
Изображение на обложке: Lucy Reading-Ikkanda, Simons Foundation