Дослідники визначили механізм, який відповідає за незвичайну поведінку «дивних металів».
Дослідники з Центру обчислювальної квантової фізики Інституту Флетайрона розробили теорію, яка пояснює чому в «дивних металах» потік електронів при низьких температурах відрізняється від інших ферми-рідин. Ця загадка ставила в глухий кут квантових фізиків протягом 40 років.
«Дивні метали» часто є надпровідниками при дуже низьких температурах. Але при нагріванні до критичного рівня опір в цих матеріалах починає рости лінійно і досягає великих значень. Це співвідношення означає, наприклад, що дивний метал при нормальних умовах чинить опір потоку електронів більше, ніж звичайний, такий як золото або мідь.
Зміна питомого опору в звичайних і «дивних» металах. Зображення: Lucy Reading-Ikkanda, Simons Foundation
Ідея вчених заснована на поєднанні двох властивостей «дивних металів». По-перше, їх електрони можуть бути квантово-механічно заплутані один з одним і залишаються в такому стані навіть на великій відстані. По-друге, «дивні метали» відрізняються неоднорідним, клаптевим розташуванням атомів.
Нерівномірність розташування атомів означає, що заплутування електронів розрізняються залежно від того, де воно відбулося, пояснюють фізики. Ця різноманітність додає хаотичності імпульсу електронів, коли вони рухаються через матеріал і взаємодіють один з одним.
Електрони в такому матеріалі не течуть в єдиному потоці, а штовхають один одного у всіх напрямках, що призводить до електричного опору. Оскільки частота зіткнень змінюється з ростом температури, електричний опір також збільшується.
Дослідники вважають, що краще розуміння властивостей таких матеріалів допоможе фізикам розробляти і налаштовувати нові надпровідники, наприклад, для квантових обчислень.