Ученые изучили таинственную квантовую природу «странных металлов». Исследование опубликовано в журнале Science. Физики из Университета Райса и Венского технологического университета раскрыли загадочную природу «странных металлов» — квантовых материалов, который ведут себя как жидкость, когда через них проходит электричество. Исследователи измерили квантовые флуктуации заряда, или «дробовой шум», в нанопроволоках, изготовленных из редкого соединения иттербия, родия и кремния (YbRh₂Si₂).

Исследователи использовали метод, называемый измерением дробового шума, чтобы проверить степень детализации заряда в нанопроволоках.

«Идея состоит в том, что, если я управляю током, он состоит из группы дискретных носителей заряда. Они движутся со средней скоростью, но иногда они оказываются ближе друг к другу во времени, а иногда они находятся дальше друг от друга», — объясняет Дуг Нательсон, соавтор исследования.

Ученые обнаружили, что шум оказался намного ниже, чем ожидалось. Они полагают, что это подтверждает, что носители заряда в материале не были дискретными единицами или квазичастицами, как в обычных металлах. YbRh₂Si₂ демонстрирует высокую степень квантовой запутанности, которая приводит к очень необычному («странному») температурно-зависимому поведению, отличающемуся от обычных металлов.

В серебре, золоте или других обычных металлах каждая квазичастица или дискретная единица заряда является продуктом неисчислимых крошечных взаимодействий между бесчисленными электронами. Предыдущие теоретические исследования предположили, что заряд в странном металле не может нести такие квазичастицы, а эксперименты физиков с YbRh₂Si₂ подтвердили это предположение эмпирически.

Низкий дробовой шум подтверждает теорию, которая предполагает, что электроны находятся на грани локализации, а квазичастицы теряются повсюду на поверхности Ферми, объясняют авторы исследования. Они добавляют, что полученные результаты — важный шаг вперед в понимании квантовой физики «странных металлов».