Загадку нарешті розкрито. Через 37 років учені з’ясували, чому дивні метали так незвично проводять електрику

Розгадка може допомогти у створенні ефективних надпровідників для квантових комп’ютерів (Фото:Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation)

Протягом 37 років фізики не могли зрозуміти, чому дивні метали дуже екзотичним чином проводять електрику. Однак тепер розгадку знайшли, і вона здатна допомогти у створенні досконаліших надпровідників для квантових комп’ютерів.

Дослідження на цю тему було опубліковано в журналі Science. Дивні метали — це група металів, яка не підпорядковується теорії фермі-рідини, що описує поведінку електронів за низьких температур. Останні перетворюють дивні метали на надпровідники з нульовим опором до потоку електронів.

З високими температурами зворотна ситуація. Нагрівання підвищує опір у всіх металах, проте в дивних металах — сильніше за інші. Він зростає пропорційно підвищенню температури, долаючи критичні позначки.

У свіжій роботі Аавішкар Патель з нью-йоркського Інституту Флетайрон і його колеги з інших університетів США розповіли, з чим пов’язаний феномен. За словами дослідників, причиною стало поєднання квантової заплутаності та випадковості. Перша описує кореляції між частинками, які створюють якусь спільну ідентичність. У дивних металах пари заплутаних електронів, відомі як пари Купера, мають хвилеподібні властивості. Останні за низьких температур допомагають електронам прослизати через щільний шар атомів.

Однак атоми всередині дивних металів розташовані у відносно випадковому порядку. Коли температури підвищуються, пари Купера з меншою ймовірністю будуть рухатися в одному напрямку. Це призводить до випадкової зміни імпульсу, яка спричиняє додатковий опір під час поштовхів електронів.

«Ця взаємодія заплутаності та неоднорідності — новий ефект; він не розглядався раніше для жодного матеріалу. Озираючись назад, можна сказати, що це дуже проста річ. Довгий час люди надмірно ускладнювали всю цю історію з дивними металами, а це було неправильно», — розповів Патель.

Нагадаємо, раніше NV Техно писав, як фізики побудували підземну лабораторію на глибині понад півтора кілометра під землею Південної Дакоти. Об’єкт спорудили для пошуку темної матерії.