Tak też jest w opisywanym tutaj przypadku. Okazuje się bowiem, że w tak zwanych dziwnych metalach, gdzie mamy do czynienia z tzw. zupą kwantową elektryczność nie jest przenoszona przez pojedyncze nośniki ładunku. Taka sytuacja sprawia, że dotychczasowa teoria przewodnictwa elektrycznego chwieje się w posadach.
To spore zaskoczenie, bowiem przez ostatnie ponad pół wieku naukowcy byli przekonani, że dość dobrze rozumieją w jaki sposób elektryczność płynie w metalach. Zastosowanie w badaniu tego procesu miała tzw. teoria cieczy Fermiego, zgodnie z którą elektrony skupiają się w swoiste kwazicząstki, które wspólnie przenoszą ładunek elektryczne. Taki opis sprawdzał się doskonale w rozwijanej na całym świecie technologii.
Teraz jednak okazuje się, że w tzw. dziwnych metalach sytuacja jest znacznie bardziej skomplikowana. Badania wskazują bowiem, że zachowanie nośników ładunku w tych materiałach jest znacznie bardziej złożone i do opisu wymaga zupełnie nowego mechanizmu przewodnictwa.
Czytaj także: Ciepło zamienione w prąd. Dzięki temu materiałowi dokonano niemożliwego
Autorzy najnowszego artykułu naukowego opublikowanego na łamach periodyku Science wskazują jednak, że mamy tutaj do czynienia z metalami dziwnymi, których nazwa skądś się wzięła. Mowa tutaj o materiałach, których zachowania nie da się wyjaśnić za pomocą klasycznych teorii.
Elektryczność nie jest tutaj wyjątkiem.
Naukowcy wskazują bowiem, że ładunek elektryczny w metalu dziwnym nie jest dyskretny. Jego zachowanie można porównać do zachowania kwantowej zupy, bardzo dynamicznej i zmiennej mieszaniny ładunków.
Jednym z kluczowych odkryć było to, że rezystancja dziwnych metali zmienia się liniowo wraz z temperaturą. Aby zbadać tę anomalię, naukowcy zastosowali metodę pomiaru szumu pozwalającą analizować losowe fluktuacje prądu elektrycznego i określić naturę nośników ładunku. W ten sam sposób bada się chociażby mechanizmy kwantowe zachodzące w materii skondensowanej.
Czytaj także: Prąd elektryczny płynie jak ciecz? Zaskakujące wyniki eksperymentu na dziwnych metalach
Badania przeprowadzone na materiale YbRh₂Si₂ wykazały, że szum w tym metalu jest bliski zeru. Oznacza to, że nie zachodzi tam klasyczny ruch pojedynczych ładunków, a mamy tam do czynienia z zupełnie innym sposobem przesyłu energii elektrycznej. Okazuje się zatem, że w pewnych warunkach przewodnictwo nie zależy wyłącznie od tradycyjnie przyjmowanych kwazicząstek, ale od nowych, jeszcze niezbadanych mechanizmów kwantowych.
Wiedza o nietypowych właściwościach dziwnych metali może mieć także praktyczne zastosowania. W szczególności może przyczynić się do opracowania nowych, bardziej efektywnych nadprzewodników wysokotemperaturowych, które mogłyby działać w temperaturach znacznie wyższych niż te bliskie zeru absolutnemu, co otworzyłoby drogę do rewolucyjnych technologii w elektronice i energetyce.