Группа исследователей из Канады, Франции и Польши обнаружила, что электроны внутри некоторых керамических кристаллов, по-видимому, рассеиваются удивительным, но все же знакомым образом — возможно, ключом к объяснению странного поведения «странных металлов». В своей статье, опубликованной в журнале Nature Physics , исследователи описывают свои эксперименты, чтобы лучше понять, почему странные металлы ведут себя так, как они.

На фото: а, удельное сопротивление нашей пленки Bi2212 с р = 0,23 как функция магнитного поля при указанных температурах. Значение ρ при H = 55 T изображено в зависимости от T на дополнительном рисунке 3b дополнительного раздела 3. b, Удельное сопротивление как функция температуры, при H = 0 (синий). Красные ромбы — это данные высокого поля, экстраполированные на нулевое поле путем подгонки ρ (H) к + bH2. Столбики ошибок оцениваются по разности [ρ (H = 55 T) — ρ (H2 → 0)] / 2. Пунктирная линия представляет собой линейную посадку на красные бриллианты. c — коэффициент Холла нашей пленки Bi2212 как функция магнитного поля при указанных температурах. Значение относительной влажности при H = 55 T изображено в зависимости от T в d. d, коэффициент Холла как функция температуры для трех купратов, построенный в виде eRH / V, где e — заряд электрона, а V — объем на атом Cu: Bi2212 при p = 0,23 (красная кривая, H = 9 Т; красные точки , Н = 55 Т, с); Nd-LSCO при p = 0,24 (синий, H = 16 Т; из ссылки 11); PCCO при x = 0,17 (зеленый, H = 15 T, правая ось; из ссылки 41). Красная пунктирная линия — руководство для глаз.

Странные металлы, упомянутые в исследовании, также известны как купраты — материалы, которые при комнатной температуре являются плохими проводниками электричества, но при очень низких температурах являются сверхпроводниками. Их странность проявляется по мере того, как они охлаждаются, как раз перед тем, как стать сверхпроводящими — они входят в состояние, в котором электроны внутри них, по-видимому, рассеивают энергию так быстро, как это предполагает теория. И никто не смог объяснить, как или почему это происходит. Не менее странно, что странность материалов, по-видимому, связана с постоянной Планка.

Чтобы узнать больше о поведении странных металлов, когда они входят в их странное состояние, исследователи подвергли образцы купрата Bi2Sr2CaCu2 O8 + δ как высоким, так и низким температурам при измерении его сопротивления и других характеристик. Они приводят доказательства, подтверждающие теорию, предполагающую, что электроны в таких материалах организуются в квантовое состояние, где свойства каждого из них зависят от свойств всех других — так называемое «максимально скремблированное» состояние. Иными словами, они нашли доказательства того, что все электроны в странном металле запутались со всеми остальными. Исследователи предполагают, что такое состояние наверняка объяснит, как электроны в материале могут рассеиваться так быстро, как позволяет теория, — и почему их сопротивление будет зависеть от постоянной Планка.

Результаты добавляют доверия к работе других теоретиков, которые применили теорию голографической двойственности, чтобы взглянуть на поведение купратов — теорию, которая позволяет математически соединять скремблированные квантовые частицы. В настоящее время он используется теоретиками для объяснения природы черных дыр, которые существуют в более высоком измерении.

По материалам phys.org