Вчені вивчили таємничу квантову природу «дивних металів». Дослідження опубліковано в журналі Science.
Фізики з Університету Райса і Віденського технологічного університету розкрили загадкову природу «дивних металів» — квантових матеріалів, який поводяться як рідина, коли через них проходить електрика. Дослідники вимірювали квантові коливання заряду, або» дробовий шум”, у нанопроводах, виготовлених з рідкісної сполуки ітербію, родію та кремнію (YbRh₂Si₂).
Дослідники використовували метод, який називається вимірюванням шуму, щоб перевірити ступінь деталізації заряду в нанопроводах. “Ідея полягає в тому, що якщо я керую струмом, він складається з групи дискретних носіїв заряду. Вони рухаються із середньою швидкістю, але іноді вони виявляються ближче один до одного в часі, а іноді вони знаходяться далі один від одного», — пояснює Дуг Нательсон, співавтор дослідження.
Вчені виявили, що шум виявився набагато нижчим, ніж очікувалося. Вони вважають, що це підтверджує, що носії заряду в матеріалі не були дискретними одиницями або квазічастинками, як у звичайних металах. YbRh₂Si₂ демонструє високий ступінь квантового заплутування, що призводить до дуже незвичної («дивної») температурно-залежної поведінки, що відрізняється від звичайних металів.
У сріблі, золоті чи інших звичайних металах кожна квазічастинка або дискретна одиниця заряду є продуктом незліченних крихітних взаємодій між незліченними електронами. Попередні теоретичні дослідження припустили, що заряд у дивному металі не може нести такі квазічастинки, а експерименти фізиків з YbRh₂Si₂ емпірично підтвердили це припущення.
Низький шум дробу підтверджує теорію, яка передбачає, що електрони знаходяться на межі локалізації, а квазічастинки втрачаються скрізь на поверхні Фермі, пояснюють автори дослідження. Вони додають, що отримані результати є важливим кроком вперед у розумінні квантової фізики “дивних металів”.