Vendo eletricidade fluindo como um líquido em minerais estranhos: ScienceAlert

Acionar um interruptor em qualquer tipo de dispositivo elétrico libera uma série de partículas carregadas que se movem ao ritmo da voltagem do circuito.

Mas uma nova descoberta em materiais estranhos conhecidos como metais exóticos descobriu que a electricidade nem sempre se move em passos, e pode de facto, por vezes, sangrar de uma forma que leva os físicos a questionar o que sabemos sobre a natureza das partículas.

A pesquisa foi realizada em nanofios feitos a partir de um equilíbrio preciso de itérbio, ródio e silício (YbRh).₂ruim₂).

Ao realizar uma série de experiências quantitativas nestes nanofios, investigadores dos Estados Unidos e da Áustria descobriram evidências que poderão ajudar a resolver o debate sobre a natureza das correntes eléctricas em metais que não se comportam de forma convencional.

Foi descoberto no final do século passado Em uma classe de compostos à base de cobre conhecidos por não apresentarem resistência a correntes em temperaturas relativamente quentes, Minerais exóticos Torna-se mais resistente à eletricidade quando aquecido, como qualquer outro metal.

No entanto, isso acontece de uma forma um tanto estranha, onde a resistência aumenta um certo valor para cada grau de aumento de temperatura.

Nos metais comuns, a resistência varia dependendo da temperatura e se estabiliza quando o material fica quente o suficiente.

Esta variação nas regras de resistência indica que as correntes em metais exóticos não funcionam exatamente da mesma maneira. Por alguma razão, a forma como as partículas portadoras de carga em metais exóticos interagem com as partículas em movimento ao seu redor é diferente do zigue-zague dos elétrons em um pinball no fio médio.

O que poderíamos imaginar como um fluxo de bolas carregadas negativamente fluindo através de um tubo de átomos de cobre é um pouco mais complexo. A eletricidade é, em última análise, uma questão quântica, onde as propriedades de um número de partículas se harmonizam para se comportarem como unidades únicas conhecidas como quasipartículas.

Se os mesmos tipos de quasipartículas explicam os comportamentos resistivos incomuns de metais exóticos é uma questão em aberto, uma vez que algumas teorias e experiências sugerem que tais partículas podem perder a sua integridade sob as condições certas.

Para esclarecer se existe uma marcha constante de quasipartículas no fluxo de elétrons em metais exóticos, os pesquisadores usaram um fenômeno chamado… Ruído de fogo.

Se você pudesse desacelerar o tempo, os fótons de luz emitidos até mesmo pelo laser mais preciso explodiriam e se espalhariam com toda a previsibilidade de uma gordura de bacon escaldante. Este “ruído” é uma característica da probabilidade quântica e pode fornecer uma medida dos detalhes das cargas à medida que fluem através do condutor.

“A ideia é que, se eu estiver conduzindo uma corrente, ela será composta por vários portadores de carga separados”, disse ele. Ele diz O autor sênior Doug Natelson, físico da Rice University, nos EUA.

“Eles chegam a uma taxa média, mas às vezes estão mais próximos no tempo e às vezes mais distantes.”

A equipe encontrou medições de ruído de disparo em sua amostra extremamente fina de YbRh₂ruim₂ Eles foram grandemente suprimidos de maneiras que as interações típicas entre os elétrons e seu ambiente não poderiam explicar, sugerindo que as quasipartículas provavelmente não existiam.

Em vez disso, a carga era mais líquida do que as correntes encontradas nos metais convencionais, uma descoberta que a apoia Modelo proposto Há mais de 20 anos, pelo autor colaborador Kimiao Si, físico da matéria condensada da Rice University.

A teoria do Si dos materiais em temperaturas próximas de zero descreve a maneira pela qual os elétrons em locais específicos não compartilham mais propriedades que lhes permitem formar quasipartículas.

Embora o comportamento convencional das quasipartículas possa ser descartado em princípio, a equipe não tem certeza da forma que esse fluxo “líquido” assume, ou mesmo se ele pode ser encontrado em outras receitas metálicas exóticas.

“Talvez isto seja uma evidência de que as quasipartículas não são coisas bem definidas ou não existem, e a carga se move de maneiras mais complexas. Temos que encontrar o vocabulário certo para falar sobre como a carga se move coletivamente.” Ele diz Natelson.

Esta pesquisa foi publicada em Ciências.