|
Физики исследуют тайны странных металлов
|
|
|
|
Физики узнают больше о странном поведении «странных металлов», которые действуют вне обычных законов электричества. Физик-теоретик Яшар Комиджани, доцент Университета Цинциннати, участвовал в международном эксперименте с использованием странного металла, изготовленного из сплава иттербия, редкоземельного металла. Физики из лаборатории в Хиого, Япония, обстреляли странный металл радиоактивными гамма-лучами, чтобы наблюдать за его необычным электрическим поведением. Исследование, проведенное Хисао Кобаяши из Университета Хиого и RIKEN, было опубликовано в журнале Science. Эксперимент выявил необычные колебания электрического заряда странного металла.
|
|
|
|
«Идея состоит в том, что в металле есть море электронов, движущихся на заднем плане по решетке ионов», — сказал Комиджани. «Но с квантовой механикой происходит чудесная вещь. Вы можете забыть о сложностях решетки ионов. Вместо этого они ведут себя так, как будто находятся в вакууме». Комиджани в течение многих лет исследует тайны странных металлов в связи с квантовой механикой. «Вы можете положить что-то в черный ящик, и я могу многое рассказать вам о том, что внутри него, даже не глядя на него, просто измеряя такие вещи, как удельное сопротивление, теплоемкость и проводимость», — сказал он. «Но когда дело доходит до странных металлов, я понятия не имею, почему они демонстрируют такое поведение. Загадка заключается в том, что происходит внутри этой странной системы. Вот в чем вопрос».
|
|
|
Странные металлы представляют интерес для широкого круга физиков, изучающих все, от физики элементарных частиц до квантовой механики. Одна из причин заключается в их странно высокой проводимости, по крайней мере, при экстремально низких температурах, что дает им потенциал в качестве сверхпроводников для квантовых вычислений. «Что действительно интересно в этих новых результатах, так это то, что они дают новое представление о внутреннем механизме странного металла», — сказал соавтор исследования Пирс Коулман, выдающийся профессор Университета Рутгерса. «Эти металлы обеспечивают основу для новых форм электронной материи, особенно для экзотических и высокотемпературных сверхпроводников», — сказал он. Коулман сказал, что еще слишком рано рассуждать о том, какие новые технологии могут вдохновить странные металлы.
|
|
|
|
«Говорят, что после того, как Майкл Фарадей открыл электромагнетизм, британский канцлер Уильям Гладстон спросил, для чего это нужно, — сказал Коулман. «Фарадей ответил, что, хотя он и не знает, но уверен, что однажды правительство обложит его налогом». Открытия Фарадея открыли мир инноваций. «Мы примерно так же относимся к этому странному металлу, — сказал Коулман. «Металлы сегодня играют такую центральную роль — медь, архетипический традиционный металл, используется во всех устройствах, во всех линиях электропередач, повсюду вокруг нас». Коулман сказал, что когда-нибудь странные металлы могут быть такими же вездесущими в наших технологиях. Японский эксперимент был новаторским отчасти из-за того, что исследователи создали гамма-частицы с помощью ускорителя частиц, называемого синхротроном.
|
|
|
|
«В Японии используют синхротрон, как в ЦЕРН [Европейская организация ядерных исследований], который ускоряет протон и разбивает его о стену, испуская гамма-лучи», — сказал Комиджани. «Таким образом, у них есть источник гамма-излучения по требованию без использования радиоактивного материала». Исследователи использовали спектроскопию для изучения воздействия гамма-лучей на странный металл. Исследователи также изучили скорость колебаний электрического заряда металла, которая занимает всего наносекунду — миллиардную долю секунды. Комиджани сказал, что это может показаться невероятно быстрым. «Однако в квантовом мире наносекунда — это вечность», — сказал он. «Долгое время мы задавались вопросом, почему эти колебания на самом деле такие медленные. Мы с сотрудниками выдвинули теорию о том, что могут быть колебания решетки, и это действительно так».
|
|
|
|
Источник
|
