Al presionar el interruptor de cualquier tipo de dispositivo eléctrico se activa una banda de partículas cargadas que avanza al ritmo del voltaje del circuito.
Pero un nuevo descubrimiento en Materiales exóticos conocidos como metales extraños. ha descubierto que la electricidad no siempre se mueve al mismo ritmo y, de hecho, a veces puede sangrar de una manera que hace que los físicos cuestionen lo que sabemos sobre la naturaleza de las partículas.
La investigación se llevó a cabo en nanocables fabricados con un equilibrio preciso de iterbio, rodio y silicio (YbRh2Si2).
Al realizar una serie de experimentos de medición cuántica con estos nanocables, investigadores de EE. UU. y Austria han descubierto evidencia que podría ayudar a resolver un debate sobre la naturaleza de las corrientes eléctricas en metales que no se comportan de manera convencional.
Descubierto a finales del siglo pasado. en una clase de compuestos a base de cobre conocidos por no tener resistencia a las corrientes a temperaturas relativamente cálidas, metales extraños Se vuelven más resistentes a la electricidad a medida que se calientan, como cualquier otro metal.
Sólo que lo hacen de una manera bastante extraña, aumentando su resistencia en una cantidad determinada por cada grado de aumento de temperatura.
En los metales normales, la resistencia varía según la temperatura y se estabiliza una vez que el material se calienta lo suficiente.
Este contraste en las reglas de resistencia sugiere que las corrientes en metales extraños no operan de la misma manera. Por alguna razón, la forma en que las partículas portadoras de carga en metales extraños interactúan con el empujón de las partículas circundantes difiere del eslalon de electrones en una tira de alambre promedio.
Lo que podríamos imaginar como una corriente de esferas cargadas negativamente que circulan a través de un tubo de átomos de cobre es un poco más complicado. Después de todo, la electricidad es un asunto cuántico, en el que las características de varias partículas se armonizan para comportarse como unidades individuales conocidas como cuasipartículas.
Si los mismos tipos de cuasipartículas explican los inusuales comportamientos de resistencia de metales extraños ha sido una cuestión abierta, con algunas teorías y experimentos que sugieren dichas cuasipartículas pueden perder su integridad en las circunstancias adecuadas.
Para aclarar si existe una marcha constante de cuasipartículas en el flujo de electrones en metales extraños, los investigadores utilizaron un fenómeno llamado disparo.
Si pudieras ralentizar el tiempo, los fotones de luz emitidos incluso por el láser más preciso explotarían y chisporrotearían con toda la previsibilidad de la grasa de tocino chisporroteante. Este “ruido” es una característica de la probabilidad cuántica y puede proporcionar una medida de la granularidad de las cargas a medida que fluyen a través de un conductor.
“La idea es que si estoy conduciendo una corriente, ésta se compone de un grupo de portadores de carga discretos”. dice El autor principal Doug Natelson, físico de la Universidad Rice en Estados Unidos.
“Estos llegan a un ritmo promedio, pero a veces sucede que están más cerca en el tiempo y otras veces están más separados”.
El equipo encontró medidas del ruido de disparo en su muestra súper delgada de YbRh2Si2 fue altamente suprimido de maneras que las interacciones típicas entre los electrones y su entorno no podían explicar, lo que sugiere que las cuasipartículas probablemente no estaban en juego.
En cambio, la carga era más líquida que las corrientes de los metales convencionales, un hallazgo que respalda un modelo propuesto hace más de 20 años por el autor colaborador Qimiao Si, físico de la materia condensada de la Universidad Rice.
La teoría de Si sobre materiales que se acercan a temperaturas de cero grados describe la forma en que los electrones dentro de ubicaciones seleccionadas ya no comparten características que les permitirían formar cuasipartículas.
Si bien convencional cuasipartícula Este comportamiento puede descartarse tentativamente, el equipo no está del todo seguro de qué forma toma esta corriente “líquida”, o incluso si podría encontrarse en otras recetas metálicas extrañas.
“Tal vez esto sea evidencia de que las cuasipartículas no son cosas bien definidas o que simplemente no están ahí, y que la carga se mueve de maneras más complicadas. Tenemos que encontrar el vocabulario adecuado para hablar sobre cómo la carga puede moverse colectivamente”. dice Natelson.
Esta investigación fue publicada en Ciencia.