برق مانند مایع در فلزات عجیب جریان می‌یابد

به گزارش پایگاه خبری هیچ یک _ از «ساینس الرت»، زدن دکمه هر نوع وسیله برقی، شروع کننده جریانی از ذرات باردار (دارای شارژ) است که روی نبض ولتاژ مداری قرار می‌گیرند؛ اما تحقیقات جدید نشان داده که همیشه اینطور نیست.

این تحقیقات روی سیم‌های نانویی انجام شد که از ترکیب متوازنی از «یتربیوم»، «رودیوم» و «سیلیکون» (YbRh۲Si۲) ساخته شده اند. محققان از کشورهای آمریکا و اتریش با انجام یک رشته آزمایش های اندازه‌گیری کوانتومی روی این سیم‌های نانو، به مدارکی دست یافتند که می‌تواند به حل و فصل مباحثات درباره ماهیت جریان‌های الکتریکی در فلزاتی که رفتار متعارفی ندارند، یاری برساند.

فلزات عجیب اواخر قرن گذشته در یک کلاس از ترکیبات بر پایه مس کشف شدند و نشان دادند که مقاومت بیشتری در برابر الکتریسیته با گرم شدن – مانند هر فلز دیگری – دارند. اما مقاومت اینها به شکل عجیبی صورت می‌گیرد بطوری که برای هر درجه افزایش دما مقاومت به میزان ثابت و مشخصی بالا می‌رود.

در فلزات عادی، مقاومت بسته به دمای موجود متفاوت است و زمانی که ماده به اندازه کافی داغ می‌شود، مقاومت به ثبات می‌رسد. این تفاوت در قوانین مقاومت حاکی از این است که جریان الکتریسیته در فلزات عجیب دقیقا به همان شکل همانند فلزات دیگر رفتار نمی‌کند.

الکتریسیته یک مساله کوانتوم است و تعدادی از ذرات هماهنگ می‌شوند تا مانند واحدهای منفرد موسوم به «شبه‌ذرات» عمل کنند. اینکه آیا همین نوع شبه‌ذرات رفتار مقاومتی غیرمعمول در فلزات عجیب را توضیح می‌دهند یا نه، موضوع بحث بوده است.

برای روشن کردن اینکه آیا در فلزات عجیب یک حرکت مداوم از شبه ذرات در جریان الکترون‌ها وجود دارد یا نه، محققان از یک پدیده موسوم به «صدای شلیک» (شات نویز) استفاده کردند. این نویز یکی از خصوصیات احتمالات کوانتومی است و می‌تواند سنجه‌ای برای دانه دانه بودن شارژها در حین جریان آنها از میان یک رسانا باشد.

این محققان با آزمایش‌هایی نشان دادند که شبه‌ذرات احتمالا در فلزات عجیب نقشی ندارند. در عوض، شارژ نسبت به فلزات متعارف بیشتر حالت مایع دارد و این یافته از یک مدل پیشنهادی ۲۰ سال پیش حمایت می‌کند.

هر چند رفتار شبه‌ذرات متعارف می‌تواند منتفی دانسته شود اما این محققان درباره اینکه این جریان «مایع» دقیقا چه شکلی می‌گیرد، اطمینان ندارند.