Voir l’électricité circuler comme un liquide dans d’étranges minéraux : ScienceAlert

Appuyer sur un interrupteur sur n’importe quel type d’appareil électrique libère un ensemble de particules chargées qui se déplacent au rythme de la tension du circuit.

Mais une nouvelle découverte dans des matériaux étranges connus sous le nom de métaux exotiques a montré que l’électricité ne se déplace pas toujours par étapes et peut en fait parfois saigner d’une manière qui amène les physiciens à remettre en question ce que nous savons sur la nature des particules.

La recherche a été menée sur des nanofils fabriqués à partir d’un équilibre précis d’ytterbium, de rhodium et de silicium (YbRh).₂mauvais₂).

En réalisant une série d’expériences quantitatives sur ces nanofils, des chercheurs américains et autrichiens ont découvert des preuves qui pourraient aider à trancher le débat sur la nature des courants électriques dans les métaux qui ne se comportent pas de manière conventionnelle.

Il a été découvert à la fin du siècle dernier Dans une classe de composés à base de cuivre connus pour n’avoir aucune résistance aux courants à des températures relativement chaudes, Minéraux exotiques Il devient plus résistant à l’électricité lorsqu’il est chauffé, comme n’importe quel autre métal.

Cependant, il le fait d’une manière quelque peu étrange, où la résistance augmente d’un certain montant pour chaque degré d’augmentation de la température.

Dans les métaux ordinaires, la résistance varie en fonction de la température et se stabilise une fois que le matériau devient suffisamment chaud.

Cette variation des règles de résistance indique que les courants dans les métaux exotiques ne fonctionnent pas exactement de la même manière. Pour une raison quelconque, la façon dont les particules porteuses de charges dans les métaux exotiques interagissent avec les particules qui se bousculent autour d’elles est différente du zigzag des électrons dans un flipper dans un brin de fil moyen.

Ce que nous pourrions imaginer comme un flux de billes chargées négativement circulant à travers un tube d’atomes de cuivre est un peu plus complexe. L’électricité est en fin de compte une matière quantique, dans laquelle les propriétés d’un certain nombre de particules s’harmonisent pour se comporter comme des unités uniques appelées quasi-particules.

La question de savoir si les mêmes types de quasiparticules expliquent les comportements résistifs inhabituels des métaux exotiques reste ouverte, car certaines théories et expériences suggèrent que de telles particules peuvent perdre leur intégrité dans de bonnes conditions.

Pour clarifier s’il existe une marche constante de quasiparticules dans le flux d’électrons dans les métaux exotiques, les chercheurs ont utilisé un phénomène appelé… Bruit de feu.

Si vous pouviez ralentir le temps au maximum, les photons de lumière émis par même le laser le plus précis exploseraient et se disperseraient avec toute la prévisibilité de la graisse de bacon grésillante. Ce « bruit » est une caractéristique de la probabilité quantique et peut fournir une mesure détaillée des charges lorsqu’elles circulent dans le conducteur.

« L’idée est que si je conduis un courant, celui-ci est constitué d’un ensemble de porteurs de charge distincts », a-t-il déclaré. Il dit Auteur principal Doug Natelson, physicien à l’Université Rice aux États-Unis.

« Ceux-ci arrivent à un rythme moyen, mais parfois ils sont plus proches dans le temps, et parfois ils sont plus éloignés. »

L’équipe a trouvé des mesures du bruit de tir dans leur échantillon extrêmement mince de YbRh₂mauvais₂ Ils ont été considérablement supprimés d’une manière que les interactions typiques entre les électrons et leur environnement ne pouvaient pas expliquer, ce qui suggère que les quasiparticules n’existaient probablement pas.

Au lieu de cela, la charge était plus liquide que les courants trouvés dans les métaux conventionnels, une découverte qui la conforte. Modèle proposé Il y a plus de 20 ans par l’auteur Kimiao Si, physicien de la matière condensée de l’Université Rice.

La théorie Si des matériaux à des températures proches de zéro décrit la manière dont les électrons situés à des endroits spécifiques ne partagent plus les propriétés qui leur permettent de former des quasi-particules.

Bien que le comportement conventionnel des quasiparticules puisse être exclu en principe, l’équipe ne sait pas exactement quelle forme prend ce flux « liquide », ni même s’il peut être trouvé dans d’autres recettes métalliques exotiques.

« C’est peut-être la preuve que les quasiparticules ne sont pas des choses bien définies ou n’existent pas, et que les charges se déplacent de manière plus complexe. Nous devons trouver le bon vocabulaire pour parler de la façon dont les charges se déplacent collectivement. » Il dit Nathanson.

Cette recherche a été publiée dans les sciences.