挑戰(zhàn)傳統(tǒng)理論，“奇異金屬”量子材料被發(fā)現(xiàn)異常電荷傳輸證據(jù)

挑戰(zhàn)傳統(tǒng)理論，“奇異金屬”量子材料被發(fā)現(xiàn)異常電荷傳輸證據(jù)

IT之家 11 月 25 日消息，美國萊斯大學科學團隊近日開展的量子噪聲實驗中，發(fā)現(xiàn)一種“奇異金屬”量子材料異常安靜，相關成果本周發(fā)表在《Science》期刊上。

團隊在測量該“奇異金屬”的量子電荷波動（也稱為散粒噪聲）之后，有直接證據(jù)表明該電流似乎以一種不尋常的液體形式流過“奇異金屬”，無法用準粒子（Quasiparticle）概念來解釋。

圖源：美國萊斯大學

IT之家準粒子，也稱集體激發(fā)，在物理學中，是一種發(fā)生在微觀復雜系統(tǒng)的突現(xiàn)現(xiàn)象，例如固態(tài)系統(tǒng)中會好像存在著另一種虛擬的粒子。

該研究的通訊作者道格拉斯?納特爾森（Douglas Natelson）表示：

相比較普通電線，這種奇異金屬的噪音被大大抑制了。這挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的準粒子概念，表明電荷能以更復雜的方式移動，后續(xù)我們需要找到更合適的詞匯，來形容電荷的集體移動。

這些實驗是在量子臨界材料的納米級導線上進行的，鐿、銠和硅（YbRh2Si2）的比例精確為 122。

該材料包含高度的量子糾纏，產生一種非常不尋常（“奇怪”）的溫度依賴性行為，與銀或金等普通金屬的行為非常不同。

在這種普通金屬中，電荷的每個準粒子或離散單元都是無數(shù)電子之間不可估量的微小相互作用的產物。準粒子在 67 年前首次提出，是物理學家用來表示這些相互作用的綜合效應的概念，用于量子力學計算。

散粒噪聲測量基本上是一種觀察電荷通過某物時顆粒有多大的方法，但這一實驗不能在單個宏觀晶體上進行，而是需要納米尺寸的樣本，比如極薄但完美結晶的薄膜。

研究人員用厚度為人類頭發(fā)絲 1/5000 的薄膜制成了電線，結果發(fā)現(xiàn)，與普通電線相比，噪聲得到了極大的抑制。

IT之家附上論文參考地址：Liyang Chen et al.,Shot noise in a strange metal.Science382,907911(2023).DOI:10.1126/science.abq6100