Kummaline metall on kaadrimüra osas vaikne – Physics World

USA ja Austria teadlaste sõnul näitavad müramõõtmised, et "kummaline metall" ei juhi elektrit diskreetsete laengukandjate kaudu. Doug Natelson Rice'i ülikoolis,  Silke Paschen Viini Tehnikaülikoolis ja kolleegid on mõõtnud veidrast metallist valmistatud nanojuhtmetes laskemüra madalat taset. Nende avastus võib avada nende intrigeerivate materjalide uue uurimisvaldkonna.

Alates 1950. aastatest on Fermi-vedeliku teooria teinud väga head tööd juhtivate elektronide käitumise kirjeldamisel enamikus metallides. Teooria kohaselt tekivad elektrivoolud kvaasiosakeste liikumise kaudu, mis on juhtivuse elektronide kollektiivsed ergastused, mis käituvad sarnaselt osakestega. Kasulik analoogia on see, et ühe inimese liikumine rahvamassis hõlmab ka ümbritsevate inimeste liikumist – kes väljuvad teelt ja täidavad liikumise peale jäänud tühimikud.

Tänu oma edule on Fermi vedelikuteooria pälvinud mitteametliku tiitli tavaliste metallide “standardmudeliks”. Kuid sarnaselt osakeste füüsika standardmudelile on teoorial teadaolevalt oma piirid.

"Eelkõige viimase 40 aasta jooksul on saanud selgeks, et on metalle, mis ei näi Fermi vedela pildiga sobivat, ja paljudel neist on sarnased omadused," selgitab Natelson.

Julged argumendid

"Palju arutatakse selle üle, kas nende kummaliste metallide taga on ühendav pilt, ja mõned julged argumendid on ennustanud, et kvaasiosakesed ei pruugi olla nende süsteemide laenguvoolu õige kirjeldus, " ütleb Natelson.

Oma uuringus uuris meeskond, kas müra mõõtmine võõras metallis võiks olla usaldusväärne viis nende ideede testimiseks. Lasemüra esineb tavalistes metallides, kuna voolu kannavad diskreetsed kvaasiosakesed. See tähendab, et madala voolu korral põhjustavad kvaasiosakeste arvu väikesed kõikumised mõõdetud voolu kõikumisi – ja neid kõikumisi nimetatakse löögimüraks.

Kui kummalistes metallides kvaasiosakesed tõepoolest puuduvad, leidsid Natelson ja kolleegid, et ka haavlimüra peaks puuduma. Selle idee uurimiseks katsetasid nad ühendit ütterbiumdiroodiumdisilitsiidi (YbRh₂Si₂), mis on üks enim uuritud kummalisi metalle.

Sassis keerutused

"See süsteem näitab kummalist metalli reaktsiooni üleminekul kahe erineva Fermi vedela oleku vahel, millest igaühel on erinev efektiivne arv laengukandjaid," selgitab Natelson. Selle piiri lähedal leidsid varasemad uuringud, et elektronide laengud takerduvad oma spinnidesse sügavalt, põhjustades lõpuks elektronide kvaasiosakeste kadumise.

Meeskond sai inspiratsiooni 1990. aastatel esmakordselt läbi viidud katsetest, mille käigus mõõdeti hoolikalt löögimüra erinevatest tavalistest metallidest, sealhulgas kullast, valmistatud nanojuhtmetes. Need mõõtmised vastasid täpselt Fermi vedeliku teooria ennustustele.

Oma katsetes kasutasid teadlased YbRh kujundamiseks uut valmistamistehnikat₂Si₂ nanojuhtmed ja seejärel järgisid samu mõõtmisprotseduure, mida kasutati eelmistes uuringutes.

Seletamatu vaikus

"Leidsime, et müra YbRh-s₂Si₂ juhtmed on palju madalam kui kuldtraatide puhul,” selgitab Natelson. "Muude mõõtmiste kaudu pikemas YbRh-s₂Si₂ Juhtmed, oleme näidanud, et elektron-fononi hajumine ei saa ilmselt seletada seda mürasummutust selles süsteemis.

Kummalised metallid paljastavad oma saladused

Nende mõõtmised annavad tugeva tõendi, et kvaasiosakesed puuduvad kummalistes metallides nagu YbRh₂Si₂. See toetab mõnede füüsikute pikaajalisi kahtlusi, et Fermi vedeliku teooria ei suuda anda täielikku kirjeldust kummaliste metallide käitumise kohta.

"See on päris põnev, " ütleb Natelson. "Praegu on oluline testida, kas seda summutatud müra on näha ka teistes kummalistes metallides või kas me saame häälestada "tavapärase" ja summutatud müra vahel, häälestades kummalise metallirežiimi sisse ja välja." Kui see nii on, võib see avada põneva uue uurimisvaldkonna – võib-olla isegi uute eksootiliste metallide perekondadega.

Uuringut kirjeldatakse artiklis teadus.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/strange-metal-is-quiet-when-it-comes-to-shot-noise/