Najnowsze odkrycie dotyczy dość egzotycznych materiałów, ogólnie nazywanych dziwnymi metalami. Wszystko wskazuje na to, że prąd elektryczny nie zawsze porusza się jednorodnie, a czasami jedynie wycieka, przez co fizycy faktycznie zastanawiają się, czy nasza wiedza o naturze cząstek jest pełna i prawidłowa. Zaskakujące wnioski dotyczące elektryczności w dziwnych metalach uzyskano w eksperymentach prowadzonych na nanoprzewodach wykonanych z precyzyjnie dobranych proporcji iterbu, rodu i krzemu.
Zespół naukowców ze Stanów Zjednoczonych i Austrii prowadzący eksperymenty z pomiarami kwantowymi na właśnie takich nanoprzewodach dostrzegł zachowanie, które może pomóc w rozstrzygnięciu trwającej od lat debaty na temat natury prądu elektrycznego w metalach, które nie zachowują się w sposób charakterystyczny dla większości metali.
Dziwne metale nie mają absolutnie żadnego problemu z przewodzeniem prądu elektrycznego w wysokich temperaturach. Co więcej, tak samo jak w przypadku zwykłych metali, opór w nich rośnie wraz ze wzrostem temperatury. W przeciwieństwie jednak do nich jest to bardzo nietypowy wzrost. Opór rośnie o określoną wartość na każdy kolejny stopień temperatury.
Czytaj także: Prąd elektryczny poprawi zdolność uczenia? Kontrowersyjna technika zwiększająca możliwości mózgu
W normalnych metalach opór zmienia się wraz z temperaturą do punktu, w którym wzrost wypłaszcza się i utrzymuje się na stałym poziomie. Wychodzi zatem na to, że opór w dziwnych metalach działa nieco inaczej.
Dotychczas upraszczając działanie elektryczności, mogliśmy sobie wyobrazić ujemnie naładowane cząstki jako kule, które przesuwają się w swoistej rurze zbudowanej z atomów miedzi. Rzeczywistość jest jednak znacznie bardziej skomplikowana. Mamy tutaj bowiem do czynienia ze zjawiskami kwantowymi, gdzie wiele cząstek harmonizuje się ze sobą, zachowując się przez krótki czas jako pojedyncze kwazicząstki.
Pojawia się zatem pytanie o to, czy to te same kwazicząstki są w stanie wyjaśnić nietypowe zachowanie elektryczności w dziwnych metalach. Część naukowców przekonuje, że w pewnych określonych okolicznościach, kwazicząstki tracą swoją integralność. Biorąc to pod uwagę, naukowcy postanowili sprawdzić, czy w dziwnych metalach także mamy do czynienia z jednorodnym przepływem kwazicząstek. Wykorzystano do tego zjawisko szumu śrutowego, czyli swoistych fluktuacji zachodzących w układach zawierających odpowiednio mało cząstek, a w przypadku prądu elektrycznego związanych z ziarnistą naturą ładunku elektrycznego.
Czytaj także: Student zapomniał włączyć zasilanie. Przez głupią pomyłkę odkryli nieskończone źródło energii
W toku pomiarów naukowcy odkryli, że szum śrutowy w supercienkiej próbce YbRh2Si2 były silnie stłumione w sposób, którego nie da się po prostu wytłumaczyć typowymi interakcjami, do których dochodzi między elektronami a ich otoczeniem. To z kolei wskazuje na to, że kwazicząstki nie mają w nich żadnego istotnego znaczenia.
W artykule naukowym opisującym odkrycie badacze porównują przepływ ładunku elektrycznego do przepływu płynu, co nie ma miejsca w zwykłych metalach. W ten sposób niejako potwierdzono model z początku XXI wieku opracowany przez Qimiao Si, fizyka z Uniwersytetu Rice. Według tego modelu w odpowiednich warunkach elektrony nie mają już wspólnych cech, przez co nie są w stanie tworzyć kwazicząstek.
Nie oznacza to jednak, że wszystko już jest jasne. Wciąż nie wiadomo bowiem jaką formę przyjmuje ten “płynny” prąd. Co więcej, wciąż trzeba sprawdzić, czy w innych dziwnych metalach też można zaobserwować podobne zachowanie.