奇怪的金属在散粒噪声方面很安静 – 物理世界

美国和奥地利的研究人员表示，噪声测量表明“奇怪的金属”不会通过离散的电荷载体导电。 道格·内特尔森 在莱斯大学，  西尔克·帕申 维也纳技术大学的他和同事测量了由一种奇怪金属制成的纳米线中的低水平散粒噪声。 他们的发现可能为这些有趣材料的研究开辟一个新领域。

自 1950 世纪 XNUMX 年代以来，费米液体理论在描述大多数金属中传导电子的行为方面做得非常好。 根据该理论，电流是通过准粒子的运动产生的，准粒子是行为类似于粒子的传导电子的集体激发。 一个有用的类比是，人群中一个人的运动也涉及周围人的运动——他们会避开并填补运动后留下的空白。

由于其成功，费米液体理论赢得了普通金属“标准模型”的非正式称号。 但就像粒子物理学的标准模型一样，该理论也有其局限性。

“特别是在过去 40 年里，人们越来越清楚地看到有些金属似乎不符合费米液体图，而且其中许多金属具有相似的特性，”Natelson 解释道。

大胆的论点

内特尔森说：“关于这些奇怪金属背后是否存在统一的图像，存在很多讨论，并且一些大胆的论点预测准粒子可能不是这些系统中电荷流的正确描述。”

在他们的研究中，研究小组调查了测量奇怪金属中的散粒噪声是否是测试这些想法的可靠方法。 普通金属中会出现散粒噪声，因为电流是由离散的准粒子携带的。 这意味着在低电流下，准粒子数量的微小波动会导致测量电流的波动，这些波动称为散粒噪声。

如果奇异金属中确实不存在准粒子，内特尔森和同事推断散粒噪声也应该不存在。 为了探索这个想法，他们用化合物二硅化镱铑（YbRh₂Si₂），这是研究最广泛的奇异金属之一。

纠缠的自旋

“该系统在两种不同的费米液态之间的转变时表现出奇怪的金属响应，每种液态都具有不同的有效载流子数量，”内特尔森解释道。 之前的研究发现，在这个边界附近，电子电荷与其自旋深度纠缠在一起，最终导致电子准粒子消失。

该团队受到 1990 世纪 XNUMX 年代首次进行的实验的启发，该实验仔细测量了由各种普通金属（包括金）制成的纳米线中的散粒噪声。 这些测量结果与费米液体理论的预测非常吻合。

在他们自己的实验中，研究人员使用了一种新的制造技术来塑造 YbRh₂Si₂ 纳米线，然后遵循先前研究中使用的相同测量程序。

无法解释的安静

“我们发现 YbRh 中的噪声₂Si₂ 金属丝比金线低得多，”Natelson 解释道。 “通过更长 YbRh 的其他测量₂Si₂ 线，我们已经证明电子声子散射似乎无法解释该系统中的这种噪声抑制。”

奇怪的金属揭示了它们的秘密

他们的测量提供了强有力的证据，证明像 YbRh 这样的奇怪金属中不存在准粒子₂Si₂。 这支持了一些物理学家长期以来的怀疑，即费米液体理论无法提供对奇怪金属行为的完整描述。

“这非常令人兴奋，”内特尔森说。 “现在重要的是测试一下这种被抑制的噪音是否也出现在其他奇怪的金属中，或者我们是否可以通过调入和调出奇怪的金属状态来在‘传统’和抑制的噪音之间进行调整。” 如果真是这样，这可能会开辟一个令人兴奋的新研究领域——甚至可能导致新的奇异金属家族的诞生。

该研究描述于 科学.

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