Logam aneh senyap jika menyangkut suara tembakan – Dunia Fisika

Pengukuran kebisingan menunjukkan bahwa “logam aneh” tidak menghantarkan listrik melalui pembawa muatan terpisah, menurut para peneliti di AS dan Austria. Doug Natelson di Universitas Rice,  Silke Paschen di Universitas Teknik Wina dan rekannya telah mengukur tingkat kebisingan tembakan yang rendah pada kawat nano yang terbuat dari logam aneh. Penemuan mereka dapat membuka bidang penelitian baru terhadap bahan-bahan menarik ini.

Sejak tahun 1950-an, teori Fermi-liquid telah berhasil menggambarkan perilaku elektron konduksi pada sebagian besar logam dengan sangat baik. Menurut teori, arus listrik muncul melalui pergerakan kuasipartikel, yaitu eksitasi kolektif elektron konduksi yang berperilaku mirip partikel. Sebuah analogi yang berguna adalah bahwa pergerakan seseorang dalam suatu kerumunan juga melibatkan pergerakan orang-orang di sekitarnya – yang menyingkir dan mengisi celah yang tersisa setelah adanya gerakan tersebut.

Sebagai hasil dari keberhasilannya, teori cair Fermi telah mendapatkan gelar informal sebagai “model standar” logam biasa. Namun seperti halnya Model Standar fisika partikel, teori ini diketahui mempunyai keterbatasan.

“Khususnya selama 40 tahun terakhir, menjadi jelas bahwa ada logam yang tampaknya tidak cocok dengan gambaran cairan Fermi, dan banyak di antaranya memiliki sifat serupa,” jelas Natelson.

Argumen yang berani

“Ada banyak diskusi mengenai apakah ada gambaran yang menyatukan di balik logam-logam aneh ini, dan beberapa argumen yang berani memperkirakan bahwa kuasipartikel mungkin bukan gambaran yang tepat tentang aliran muatan dalam sistem tersebut,” kata Natelson.

Dalam studi mereka, tim menyelidiki apakah mengukur suara tembakan pada logam aneh bisa menjadi cara yang dapat diandalkan untuk menguji ide-ide ini. Kebisingan tembakan terjadi pada logam biasa karena arus dibawa oleh kuasipartikel diskrit. Artinya, pada arus rendah, fluktuasi kecil dalam jumlah kuasipartikel menyebabkan fluktuasi arus terukur – dan fluktuasi ini disebut shot noise.

Jika kuasipartikel memang tidak ada pada logam asing, Natelson dan rekannya beralasan bahwa suara tembakan juga seharusnya tidak ada. Untuk mengeksplorasi ide ini, mereka bereksperimen dengan senyawa ytterbium dirhodium disilisida (YbRh₂Si₂), yang merupakan salah satu logam aneh yang paling banyak dipelajari.

Putaran yang terjerat

“Sistem ini menunjukkan respons logam aneh pada transisi antara dua wujud cair Fermi yang berbeda, masing-masing dengan jumlah pembawa muatan efektif yang berbeda,” jelas Natelson. Mendekati batas ini, penelitian sebelumnya menemukan bahwa muatan elektron menjadi sangat terjerat dengan putarannya, yang pada akhirnya menyebabkan hilangnya kuasipartikel elektron.

Tim ini terinspirasi oleh eksperimen yang pertama kali dilakukan pada tahun 1990an, yang secara cermat mengukur kebisingan tembakan pada kawat nano yang terbuat dari berbagai logam biasa – termasuk emas. Pengukuran ini sangat sesuai dengan prediksi teori cairan Fermi.

Dalam percobaan mereka sendiri, para peneliti menggunakan teknik fabrikasi baru untuk membentuk YbRh₂Si₂ kawat nano, dan kemudian mengikuti prosedur pengukuran yang sama yang digunakan dalam penelitian sebelumnya.

Keheningan yang tidak dapat dijelaskan

“Kami menemukan kebisingan di YbRh₂Si₂ kabel jauh lebih rendah dibandingkan kabel emas,” jelas Natelson. “Melalui pengukuran lain dalam YbRh yang lebih panjang₂Si₂ kabel, kami telah menunjukkan bahwa hamburan elektron-fonon tampaknya tidak dapat menjelaskan penindasan kebisingan dalam sistem ini.”

Logam aneh mengungkap rahasianya

Pengukuran mereka memberikan bukti kuat bahwa partikel kuasi tidak ada pada logam aneh seperti YbRh₂Si₂. Hal ini mendukung kecurigaan lama beberapa fisikawan bahwa teori cairan Fermi tidak dapat memberikan gambaran lengkap tentang perilaku logam aneh.

“Ini cukup menarik,” kata Natelson. “Saat ini penting untuk menguji apakah kebisingan yang ditekan ini juga terlihat pada logam aneh lainnya, atau apakah kita dapat menyesuaikan antara kebisingan ‘konvensional’ dan yang ditekan dengan masuk dan keluar dari rezim logam aneh tersebut.” Jika hal ini terjadi, hal ini dapat membuka bidang penelitian baru yang menarik – bahkan mungkin mengarah pada kelompok logam eksotik baru.

Penelitian tersebut dijelaskan dalam Ilmu.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/strange-metal-is-quiet-when-it-comes-to-shot-noise/