奇妙な金属はショットノイズに関しては静かです – Physics World

米国とオーストリアの研究者らによると、ノイズ測定は、「奇妙な金属」が個別の電荷担体を介して電気を伝導しないことを示唆しているという。 ダグ・ナテルソン ライス大学では、  シルケ・パッシェン ウィーン工科大学のDr.らは、奇妙な金属で作られたナノワイヤの低レベルのショットノイズを測定した。彼らの発見は、これらの興味深い材料に関する新しい研究分野を開く可能性があります。

1950 年代以来、フェルミ液体理論は、ほとんどの金属における伝導電子の挙動を説明するのに非常に優れた仕事をしてきました。この理論によれば、電流は準粒子の動きによって発生します。準粒子は、粒子とよく似た動作をする伝導電子の集団励起です。役に立つ例えは、群衆の中の XNUMX 人の人の動きには、周囲の人々の動きも含まれており、邪魔にならないようにして動きの後に残った隙間を埋めるということです。

その成功の結果、フェルミ液体理論は、通常の金属の「標準モデル」という非公式の称号を獲得しました。しかし、素粒子物理学の標準模型と同様に、この理論にも限界があることが知られています。

「特に過去 40 年間で、フェルミ液体の図に当てはまらない金属が存在することが明らかになり、それらの多くは同様の特性を共有しています」と Natelson 氏は説明します。

大胆な議論

「これらの奇妙な金属の背後に統一的な構図があるかどうかについては多くの議論があり、準粒子はこれらの系の電荷の流れを正しく説明できない可能性があると予測する大胆な議論もあります」とナテルソン氏は言う。

研究チームは、奇妙な金属のショットノイズを測定することが、これらのアイデアをテストするための信頼できる方法であるかどうかを調査しました。通常の金属では、電流が個別の準粒子によって運ばれるため、ショットノイズが発生します。これは、低電流では、準粒子の数の小さな変動が測定電流の変動につながることを意味し、これらの変動はショット ノイズと呼ばれます。

Natelsonらは、奇妙な金属に準粒子が実際に存在しないのであれば、ショットノイズも存在しないはずだと推論した。このアイデアを探求するために、彼らは化合物二ケイ化イッテルビウム二ロジウム (YbRh) を実験しました。₂Si₂）、これは最も広く研究されている奇妙な金属の 1 つです。

もつれたスピン

「このシステムは、それぞれ異なる実効数の電荷キャリアを持つ 2 つの異なるフェルミ液体状態の間の遷移で奇妙な金属応答を示します」と Natelson 氏は説明します。この境界付近では、これまでの研究で、電子の電荷がそのスピンと深く絡み合い、最終的には電子準粒子が消滅することが判明した。

研究チームは、1990年代に初めて行われた実験に触発され、金を含むさまざまな普通の金属から作られたナノワイヤーのショットノイズを注意深く測定した。これらの測定は、フェルミ液体理論の予測とほぼ一致しました。

研究者らは独自の実験で、新しい製造技術を使用してYbRhを形成した₂Si₂ ナノワイヤーを使用し、以前の研究で使用されたのと同じ測定手順に従いました。

説明できない静けさ

「YbRhのノイズは、₂Si₂ ワイヤーは金ワイヤーよりもはるかに低いです」と Natelson 氏は説明します。 「より長いYbRhの他の測定を通じて₂Si₂ 電子フォノン散乱では、このシステムにおけるこのノイズ抑制を説明できないようです。」

奇妙な金属がその秘密を明らかにする

彼らの測定は、YbRh のような奇妙な金属には準粒子が存在しないという強力な証拠を提供します。₂Si₂。これは、フェルミ液体理論では奇妙な金属の挙動を完全に説明できないという一部の物理学者の長年の疑惑を裏付けるものである。

「これはとてもエキサイティングです」と Natelson 氏は言います。 「この抑制されたノイズが他の奇妙な金属でも見られるかどうか、あるいは、奇妙な金属領域を調整したり調整したりすることで、『従来の』ノイズと抑制されたノイズの間で調整できるかどうかをテストすることが今重要です。」これが事実であれば、エキサイティングな新しい研究分野が開かれる可能性があり、エキゾチックな金属の新しいファミリーにつながる可能性もあります。

研究はで説明されています 科学.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/strange-metal-is-quiet-when-it-comes-to-shot-noise/