By 
Фізик-теоретик Яшар Коміяні, доцент Коледжу мистецтв і наук Каліфорнійського університету, взяв участь у міжнародному експерименті з використанням дивного металу, виготовленого зі сплаву ітербію, рідкоземельного металу. Фізики в лабораторії в Хіого, Японія, випустили радіоактивні гамма-промені на дивний метал, щоб спостерігати його незвичайну електричну поведінку.
Дослідження під керівництвом Хісао Кобаясі з Університету Хего та RIKEN було опубліковано в журналі Science. Експеримент виявив незвичайні коливання електричного заряду дивного металу.
«Ідея полягає в тому, що в металі, у вас є море електронів, що рухаються у фоновому режимі на решітці іонів», — сказав Коміяні. «Але з квантовою механікою відбувається дивовижна річ. Можна забути про ускладнення решітки іонів. Натомість вони поводяться так, наче перебувають у вакуумі». Коміяні роками досліджував таємниці дивних металів у зв’язку з квантовою механікою.
«Ви можете помістити щось у чорний ящик, і я зможу розповісти вам багато про те, що всередині нього, навіть не дивлячись на це, просто вимірявши такі речі, як питомий опір, тепломісткість і провідність», — сказав він. «Але коли справа доходить до дивних металів, я поняття не маю, чому вони демонструють таку поведінку. Загадка полягає в тому, чому заряд так повільно коливається в сильно корельованій квантовій системі?»
«Загадка полягає в тому, чому заряд так повільно коливається в сильно корельованій квантовій системі?» — Яшар Коміяні, фізик-теоретик UC
Дивні метали цікавлять широке коло фізиків, які вивчають усе: від фізики елементарних частинок до квантової механіки. Однією з причин є їх дивно висока провідність, принаймні за надзвичайно низьких температур, що дає їм потенціал як надпровідників для квантових обчислень.
«Ці нові результати справді захоплюють тим, що вони дають змогу по-новому зрозуміти внутрішні механізми дивного металу», — сказав співавтор дослідження Пірс Коулман, видатний професор Університету Рутгерса.
«Ці метали забезпечують основу для нових форм електронної матерії — особливо екзотичної та високотемпературної надпровідності», — сказав він. Коулман сказав, що ще занадто рано говорити про те, які нові технології можуть надихнути дивні метали.
«Кажуть, що після того, як Майкл Фарадей відкрив електромагнетизм, британський канцлер Вільям Гладстон запитав, для чого це буде корисно», — сказав Коулмен. «Фарадей відповів, що хоча він не знав, але був упевнений, що одного дня уряд оподаткує це». Відкриття Фарадея відкрили світ інновацій.
«Ми відчуваємо те ж саме щодо дивного металу», — сказав Коулман. «Сьогодні метали відіграють таку центральну роль — мідь, архетип традиційного металу, є в усіх пристроях, усіх лініях електропередачі, скрізь навколо нас».
Коулман сказав, що дивні метали одного разу можуть бути так само всюдисущими в нашій технології. «Велике питання щодо дивних металів — це походження їх масштабної інваріантності — їх «квантова критичність», — сказав він.
«У той час як експериментатори намагатимуться відтворити наші результати на інших дивних металах, наша команда з UC і Rutgers спробує скласти наше нове відкриття в нову теорію дивних металів». Експеримент став новаторським частково через те, як дослідники створили гамма-частинки за допомогою прискорювача частинок під назвою синхротрон.
«В Японії, вони використовують синхротрон, як у CERN [Європейська організація ядерних досліджень], який прискорює протон і розбиває його об стіну, і він випромінює гамма-випромінювання», — сказав Коміяні. «Тож вони мають джерело гамма-випромінювання на вимогу без використання радіоактивного матеріалу».
Дослідники використовували спектроскопію для вивчення впливу гамма-променів на дивний метал. Дослідники також досліджували швидкість коливань електричного заряду металу, які займають лише одну наносекунду — мільярдну частку секунди. Це може здатися неймовірно швидким, сказав Коміяні.
«Однак у квантовому світі наносекунда — це ціла вічність», — сказав він. «Довгий час ми дивувалися, чому ці коливання насправді такі повільні. Разом із колегами ми придумали теорію про те, що можуть бути вібрації решітки, і це дійсно так.
Comments