Странные металлы прольют свет на то, как устроен мир
Новое открытие может помочь ученым понять "странные металлы", класс материалов, которые связаны с высокотемпературными сверхпроводниками и имеют общие фундаментальные квантовые свойства с черными дырами. Ученые хорошо понимают, как температура влияет на электропроводность большинства обычных металлов, таких как медь или серебро. Но в последние годы исследователи обратили свое внимание на класс материалов, которые, похоже, не следуют традиционным правилам электропроводности. Понимание этих так называемых "странных металлов" может дать фундаментальное представление о квантовом мире и потенциально помочь ученым понять такие странные явления, как высокотемпературная сверхпроводимость. Теперь исследовательская группа под руководством физика из Университета Брауна добавила новое открытие к списку странных металлов.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, группа обнаружила странное поведение металла в материале, в котором электрический заряд переносится не электронами, а более "волнообразными" образованиями, называемыми парами Купера. В то время как электроны относятся к классу частиц, называемых фермионами, пары Купера действуют как бозоны, которые подчиняются совсем другим правилам, чем фермионы. Впервые странное поведение металла было замечено в бозонной системе, и исследователи надеются, что это открытие может помочь найти объяснение тому, как работают странные металлы - то, что ускользало от внимания ученых на протяжении десятилетий. "У нас есть два принципиально разных типа частиц, поведение которых сходится вокруг загадки", - говорит Джим Валлес, профессор физики в Брауне и соавтор исследования. "Это говорит о том, что любая теория, объясняющая странное поведение металлов, не может быть специфичной для одного из типов частиц. Она должна быть более фундаментальной".
Странные металлы
Странное поведение металлов было впервые обнаружено около 30 лет назад в классе материалов, называемых купратами. Эти медно-оксидные материалы наиболее известны как высокотемпературные сверхпроводники, то есть они проводят электричество с нулевым сопротивлением при температурах, намного превышающих температуры обычных сверхпроводников. Но даже при температурах выше критической температуры сверхпроводимости купраты ведут себя странно по сравнению с другими металлами.
При повышении температуры сопротивление купратов увеличивается строго линейно. В обычных металлах сопротивление увеличивается лишь настолько, что становится постоянным при высоких температурах в соответствии с так называемой теорией жидкости Ферми. Сопротивление возникает, когда электроны, летящие в металле, ударяются о вибрирующую атомную структуру металла, что приводит к их рассеиванию. Теория жидкости Ферми устанавливает максимальную скорость, с которой может происходить рассеяние электронов. Но странные металлы не подчиняются правилам Ферми-жидкости, и никто не знает, как они работают. Ученые знают, что зависимость между температурой и сопротивлением в странных металлах, по-видимому, связана с двумя фундаментальными константами природы: постоянной Больцмана, которая представляет собой энергию, производимую случайным тепловым движением, и постоянной Планка, которая относится к энергии фотона (частицы света). "Чтобы попытаться понять, что происходит в этих странных металлах, специалисты применили математические подходы, аналогичные тем, которые используются для понимания черных дыр", - говорит Валлес. "Так что в этих материалах происходит какая-то очень фундаментальная физика".
О бозонах и фермионах
В последние годы Валлес и его коллеги изучают электрическую активность, в которой носителями заряда являются не электроны. В 1952 году нобелевский лауреат Леон Купер, ныне заслуженный профессор физики Брауна, обнаружил, что в обычных сверхпроводниках (не в высокотемпературных, открытых позже) электроны объединяются в пары Купера, которые могут скользить по атомной решетке без сопротивления. Несмотря на то, что пары Купера образованы двумя электронами, которые являются фермионами, они могут действовать как бозоны.
"Фермионные и бозонные системы обычно ведут себя совершенно по-разному", - сказал Валлес. "В отличие от отдельных фермионов, бозонам разрешено разделять одно и то же квантовое состояние, что означает, что они могут двигаться коллективно, как молекулы воды в ряби волны".
В 2019 году Валлес и его коллеги показали, что парные бозоны Купера могут проявлять металлическое поведение, что означает, что они могут проводить электричество с некоторым сопротивлением. Это само по себе было удивительным открытием, говорят исследователи, потому что элементы квантовой теории предполагали, что такое явление не должно быть возможным. В ходе последнего исследования команда хотела выяснить, являются ли бозонные металлы с куперовской парой также странными металлами.
Команда использовала купратный материал под названием иттрий-бариевый оксид меди с крошечными отверстиями, которые вызывают металлическое состояние пары Купера. Команда охладила материал до температуры чуть выше температуры сверхпроводимости, чтобы наблюдать изменения в его проводимости. Они обнаружили, что, подобно фермионным странным металлам, проводимость металла с куперовской парой линейно зависит от температуры.
Исследователи говорят, что это новое открытие даст теоретикам что-то новое для размышления, когда они будут пытаться понять поведение странных металлов.
"Для теоретиков было сложной задачей придумать объяснение тому, что мы видим в странных металлах", - сказал Валлес. "Наша работа показывает, что если вы собираетесь моделировать перенос заряда в странных металлах, то эта модель должна применяться как к фермионам, так и к бозонам - несмотря на то, что эти типы частиц подчиняются принципиально разным правилам".
В конечном счете, теория странных металлов может иметь огромные последствия. Поведение странных металлов может стать ключом к пониманию высокотемпературной сверхпроводимости, которая имеет огромный потенциал для таких вещей, как электросети без потерь и квантовые компьютеры. А поскольку поведение странных металлов, похоже, связано с фундаментальными константами Вселенной, понимание их поведения может пролить свет на основные истины о том, как устроен физический мир.
Источник
Последние аномальные новости

Аорту признали самостоятельным органом

В нашей Вселенной нет темной материи

В Томске встретили черного снегиря

Вулканизма на дне океана Европы нет

Вулканы Марса

Гелий-3 собрались добывать на Луне

ИИ открыл 30 000 спиральных галактик

Как в Бразилии появился свой Розуэлл

Мужчина прожил 39 лет и 100 дней с пересаженным сердцем

Научный сотрудник усомнился в прогнозе коллеги

Новый метод поиска светлой темной материи

Сейсмолог-любитель предрекает мегаземлетрясение

Секреты того, как рождаются планеты

Теплый Юпитер обнаружен у далекой звезды

Удивительные открытия о селевых потоках на Марсе

Фотоноподобные электроны в четырехмерном мире

Цыганский пророк предрек пугающие события

Частицы с одинаковым зарядом притянулись друг к другу

Что климат Арракиса может рассказать нам об экзопланетах

Шарики на морском дне порождены астероидом

Бюджет космических сил США превышает бюджет НАСА

В школе на юге Индии начал работу первый робот-учитель

Воспроизвели ключевой процесс эволюции жизни

Вслед за теленком-клоном могут появиться копии собак

Гигантский вулкан обнаружен на Марсе

Голубая спираль появилась посреди северного сияния

Древний лед может существовать на космических объектах

ИИ помогает определить происхождение тяжелых элементов

Испытывают ли астронавты космические головные боли

Набор зеркал для фокусировки сверхмощных лазеров

Найден способ определять опасные предметы в толпе

НЛО упал в неба в Йорке

Новый минерал открыли в Карелии

Объяснение нитки жемчуга вокруг сверхновой

Пентагон нарушил свое молчание по поводу НЛО

Пентагон публикует новые данные об НЛО

Попробовали бы вы пирог с питоном

Правительство использует дипфейки

Пролетая сквозь шлейфы Энцелада

Редкое явление переноса озона из стратосферы к Земле

Система ИИ для ускорения верификации информации

Скайнет в реальной жизни

Тайна татуировок ледяного человека Эци

Терминаторов обвинят в гибели гражданского населения

Топливозаправщик для спутников с ионными двигателями

Уникальный материал для создания лазеров

Уфологи собрались в Олдхэме

Шеф-повар приготовит еду на орбите

Этанол и другие ингредиенты для молодых миров

Я был похищен инопланетянами в 90-х годах

Белый дом рекомендовал отказаться от C и C++

Более точное понимание темной энергии

В NVIDIA появился отдел исследования сильного ИИ

ВВС США зафиксировали НЛО в Северной Дакоте

Вояджер-1 продолжает слать на Землю бессмысленные сигналы

Все ведущие ИИ нарушают авторские права

Запад США - страна НЛО

ИИ Microsoft Copilot возомнил себя властелином мира

ИИ не угрожает рабочим местам из-за высокой стоимости

ИИ стал для Apple самым серьёзным вызовом

Исследователь выходит за рамки уфо-событий 1966 года

Камера темной энергии запечатлела остатки массивной звезды

Кладбище пришельцев. Шокирующая правдивая история

Максимальная масса невращающейся нейтронной звезды

Молодая Вселенная быстро росла

Новая теория, объясняющая рябь на песках Марса

Определен лучший регион для обнаружения НЛО

Отчет Пентагона об НЛО требует вмешательства Конгресса

Палата представителей должна создать подкомитет по НЛО

Последние сообщения о наблюдениях НЛО в Мэриленде

Рельсотронная катапульта для запуска космопланов

Робот-гуманоид Unitree Robotics H1 установил рекорд скорости

Следующая пандемия уже наступила для дикой природы

Сложная химия в холодных глубинах космоса

Суд обязал NSO поделиться кодом шпионского ПО Pegasus

Телескоп LIFE обнаружил биосигналы на Земле

Телескоп Кондор открывает новый мир для астрофизиков

Трудный путь поисков жизни на Марсе

Хакеры могут взломать мозговой чип Neuralink

Этанол и другие ингредиенты жизни нашли в туманности

Аэрокосмические исследования Аэрофлота

Барханы и линейные дюны Марса

В Аризоне высокий уровень наблюдений НЛО

В документе ЦРУ говорится о быстрых летающих тарелках

В Перуанских Андах обнаружен древний мегалит

Интернет стал расскадником теорий заговора

Как долго инопланетяне будут пытаться связаться с нами

Как космонавт Георгий Гречко НЛО искал

Как раскрывать преступления в космосе

Космонавт оценил перспективу встречи с НЛО

Метеобюро Шотландии объясняет НЛО-облака

Метеорит пролил свет на взрыв из далекого прошлого

Милиционер, державший в холодильнике Алешеньку

На Приморье впервые обрушился огненный смерч

Наблюдения НЛО в районе Ярдли

Ожидаются гигантская комета и экокатастрофы

Разрабатывают искусственные строительные блоки жизни

Расширение Вселенной - загадка остается нерешенной

Секретной работы над инопланетными технологиями нет

Спутник Юпитера Европа производит мало кислорода

Стенограмма закрытого брифинга директора AARO

Титан является испытательным полигоном для метана

Устранение рисков, связанных с ИИ в научных исследованиях

Феномен огней Финикса все еще не разгадан

Череда странных происшествий в Мичигане

Что ждет Россию в високосном году

Что предсказывал Нострадамус России на 2024 год

Экзопланета обречена врезаться в свою звезду

Эксперты обвиняют правительство в искажении правды

Ясновидящая почистила клиентку на 67 млн рублей

Загадка богатой азотом галактики

ИИ доверили сеть железных дорог Китая

Искусственный интеллект назначает встречу в космосе

Как голландская деревня стала одержима НЛО

Как лучше всего упаковать вещи для полета в космос

Наблюдения НЛО в Западном Мичигане

Наблюдения НЛО над штатом Нью-Джерси

Никаких свидетельств сокрытия НЛО не обнаружено

Новое образование на кипящей поверхности Бетельгейзе

Облако НЛО привлекло внимание жителей Окленда

Огни Феникса стали легендой Аризоны

Пентагон одной рукой дает, а другой забирает

Разгадываем тайну оклахомского НЛО

Сеть небольших луноходов готова к запуску

Сокрытие фактов об НЛО рассмотрено в отчете Пентагона

Струя газа в атмосфере Юпитера колеблется раз в 4 года

США предлагает объяснение наблюдений НЛО

Таинственный монолит заметили на уэльском холме

Уфо-лоббист из Вашингтона опровергает отчет Пентагона

Человеческая моча стимулирует рост фасоли на Марсе

2024 год зеленого деревянного дракона, что нам несет

Реставрация зубов. Особенности и этапы

Звезда, разорванная на части черной дырой

ИИ для обнаружения скрытого космического мусора

ИИ, отслеживающий эмоции работников

Крупнейшая в мире конференция на тему НЛО

Лазерное оружие DragonFire показали в действии

Министерство обороны разрабатывает систему Гремлин

Новая порция данных об НЛО

Обнаружили старейшую мертвую галактику

Отчет Пентагона об НЛО вызывает много вопросов

Пентагон не скрывает технологии НЛО

Пентагон раскрыл новую систему наблюдения Гремлин

План Пентагона по реинжинирингу технологий НЛО

Последние наблюдения НЛО в Массачусетсе

Правительство США прячет тела инопланетян

Правительство США хотело реконструировать НЛО

Прокурор города Рок-Спрингс снял НЛО

Таинственные различия между живыми клетками

Телепортирующийся НЛО с оранжевыми огнями

Турист нашел таинственный серебряный монолит

Чем на самом деле является большинство НЛО

Британские охотники за НЛО вызвали инопланетный корабль

Гавайи - горячая точка для наблюдений НЛО

Где в нашей Солнечной системе может скрываться жизнь

Датчики Гремлин помогут выявлять аномалии на орбите

Доказательств существования инопланетян нет

Заявления о наблюдениях НЛО опровергнуты

Интригующие заявления Пентагона об НЛО

Китай клонирует пару тибетских коз

Китай установит на Луне всевидящую систему наблюдения

Майли Сайрус вступала в контакт с инопланетянином

Наблюдения НЛО были ошибочной идентификацией

Надежды найти жизнь на Европе рухнули

Нет никаких свидетельств инопланетных технологий

Нет никаких свидетельств контактов с инопланетянами

НЛО были ошибочно идентифицированы

Отчет Пентагона развенчивает мифы об НЛО

Официальные лица правительства США незнают о НЛО

Полиция Розуэлла представила новые нашивки с НЛО

Полное отсутствие доказательств существования НЛО

Уфолог вызвал инопланетный космический корабль

Риелторское агентство. Плюсы сотрудничества

Большинство НЛО были обычными объектами

Виновата ли Тейлор Свифт в теории заговора о соцсетях

Доказательств присутствия инопланетян не обнаружено

ИИ для ультразвукового исследования астронавтов

Инопланетяне или военная техника

Искусство ИИ и креативность человека

Как превратить Марс в пригодный для жизни мир

Миссия Кеплер позволила открыть тысячи экзопланет

Многие наблюдения НЛО были военными испытаниями

Мумифицированный плод может быть инопланетянином

Мы никогда не видели НЛО и не работали с их технологиями

Очень странное поведение электронов

Пентагон не нашел инопланетных технологий

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика