O co dokładnie chodzi? O wykazanie, że elektryczność w “dziwnych” metalach objętych eksperymentami nie jest przenoszona przez ładunki dyskretne. To o tyle szokujące, że od ponad sześćdziesięciu lat fizycy zakładali, że mają całkiem rozległe rozeznanie w tym, jak elektryczność przepływa przez metale.
Czytaj też: Koralowce pomogą stworzyć supermateriał budowlany. Ogień nie ma szans!
W ramach teorii odnoszącej się do cieczy Fermiego przyjmuje się, iż elektrony poruszają się w formie skupisk znanych jako kwazicząstki. Jednocześnie miałyby wydajnie przenosić ładunki dyskretne. Postęp w badaniach, jaki dokonał się na przestrzeni dekad, pokazał jednak, że teorie sprzed lat niekoniecznie mogą przetrwać próbę czasu.
Mówiąc krótko: wiele ze wspomnianych dziwnych metali zachowuje się tak diametralnie inaczej, że nie wspasowują się one w ramy sprzed lat. Jak wyjaśniają autorzy nowego artykułu w tej sprawie, elektryczność nie jest w nich przenoszona przez ładunki dyskretne, ale przez coś innego. Rzeczona publikacja została zamieszczona w Science.
Metale nazywane dziwnymi przeczą wieloletnim teoriom ze względu na zaskakujące funkcjonowanie nadprzewodnictwa z ich udziałem
Co więcej, rezystancja tych materiałów zmienia się liniowo wraz z temperaturą. To kolejne dziwactwo, ponieważ w konwencjonalnie stosowanych materiałach zmiana zachodzi kwadratowo. Próbując wyjaśnić, skąd biorą się tak zaskakujące właściwości, członkowie zespołu badawczego wykorzystali metodę znaną jako pomiar szumu śrutowego.
Takowa pozwala mierzyć losowe fluktuacje prądu elektrycznego, pokazując ukrytą naturę nośników ładunku. Ekspertyzy dotyczące YbRh2Si2 wykazały, iż tamtejszy szum śrutowy jest bliski zeru, co sugeruje, jakoby nie zachodził w nim ruch pojedynczych ładunków. Zamiast tego fizycy natknęli się na coś, co porównują do kwantowej zupy, istnej mieszaniny ładunków.
Czytaj też: Ten procesor kwantowy jest kwadrylion razy szybszy od najpotężniejszych superkomputerów
Wiedząc, iż w niektórych materiałach elektryczność jest przenoszona przez dyskretne kwazicząstki elektronów naukowcy nie tylko mogą zmienić powszechnie akceptowane teorie, ale również osiągnąć pewne praktyczne korzyści w tym zakresie. W grę wchodzi między innymi projektowanie nowych, jeszcze lepszych nadprzewodników wysokotemperaturowych. Takowe mogłyby działać w temperaturach znacznie wyższych niż dotychczas, które są bliskie zera absolutnego, czyli najniższej wartości spotykanej we wszechświecie.