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挑战传统理论,“奇异金属”量子材料被发现异常电荷传输证据

2023/11/25 11:21:08 来源:IT之家 作者:故渊 责编:故渊

IT之家 11 月 25 日消息,美国莱斯大学科学团队近日开展的量子噪声实验中,发现一种“奇异金属”量子材料异常安静,相关成果本周发表在《Science》期刊上。

团队在测量该“奇异金属”的量子电荷波动(也称为散粒噪声)之后,有直接证据表明该电流似乎以一种不寻常的液体形式流过“奇异金属”,无法用准粒子(Quasiparticle)概念来解释。

图源:美国莱斯大学

IT之家注:准粒子,也称集体激发,在物理学中,是一种发生在微观复杂系统的突现现象,例如固态系统中会好像存在着另一种虚拟的粒子。

该研究的通讯作者道格拉斯・纳特尔森(Douglas Natelson)表示:

相比较普通电线,这种奇异金属的噪音被大大抑制了。这挑战了现有的准粒子概念,表明电荷能以更复杂的方式移动,后续我们需要找到更合适的词汇,来形容电荷的集体移动。

这些实验是在量子临界材料的纳米级导线上进行的,镱、铑和硅(YbRh2Si2)的比例精确为 1-2-2。

该材料包含高度的量子纠缠,产生一种非常不寻常(“奇怪”)的温度依赖性行为,与银或金等普通金属的行为非常不同。

在这种普通金属中,电荷的每个准粒子或离散单元都是无数电子之间不可估量的微小相互作用的产物。准粒子在 67 年前首次提出,是物理学家用来表示这些相互作用的综合效应的概念,用于量子力学计算。

散粒噪声测量基本上是一种观察电荷通过某物时颗粒有多大的方法,但这一实验不能在单个宏观晶体上进行,而是需要纳米尺寸的样本,比如极薄但完美结晶的薄膜。

研究人员用厚度为人类头发丝 1/5000 的薄膜制成了电线,结果发现,与普通电线相比,噪声得到了极大的抑制。

IT之家附上论文参考地址:Liyang Chen et al.,Shot noise in a strange metal.Science382,907-911(2023).DOI:10.1126/science.abq6100

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