Ustalenia w tej sprawie to dzieło naukowców z Uniwersytetu Rice’a oraz Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu. To właśnie oni, jak piszą w swojej publikacji zamieszczonej na łamach Science, mierzyli kwantowe fluktuacje ładunku w materiale kwantowym. Jak się okazało, w pewnych okolicznościach zachowuje się on jak ciecz.
Czytaj też: Mało kto wie, że te baterie powstają w Polsce. Nie zawierają litu i są tańsze
Sprawcą całego zamieszania był związek złożony z iterbu, rodu i krzemu. Wykonane z niego nanodruty wykazywały zaskakująco niski poziom szumu, co pozwala sądzić, że nośniki ładunku nie były kwazicząstkami, jakie obserwuje się w zwykle spotykanych metalach. Jak wyjaśniają członkowie zespołu badawczego, materiał ten wykazuje wysoki stopień splątania kwantowego, który powoduje zachowanie zależne od temperatury.
O jakie zachowania chodzi? Na przykład schłodzenie go poniżej temperatury krytycznej sprawia, iż natychmiastowo przechodzi ze stanu niemagnetycznego w magnetyczny. W temperaturach nieznacznie przekraczających próg krytyczny dochodzi natomiast do sytuacji, w której kwazicząstki przenoszące ładunki są natomiast znacznie masywniejsze od elektronów. Wyciągnięte wnioski są bardzo istotne, ponieważ stanowią bezpośrednie dowody na występowanie zaskakującej metaliczności tego materiału.
Materiał złożony z iterbu, rodu i krzemu okazuje się bardzo zależny od temperatury, co wynika z wysokiego stopnia splątania kwantowego
Gdy obserwuje się metale pokroju srebra i złota, to ich kwazicząstki są jasno zdefiniowanymi obiektami kwantowymi, których istnienie jest pokłosiem interakcji wielu elektronów. W przypadku materiału objętego analizami prowadzonymi przez badaczy ze Stanów Zjednoczonych i Austrii owe właściwości wydają się natomiast wysoce złożone – zachodzący transportu ładunku jest też bardziej kolektywny.
Mierząc kwantowe fluktuacje ładunku w nanodrutach naukowcy chcieli przekonać się, czy potwierdzą w ten sposób pewną hipotezę. Przewidywali oni, że przepływający prąd składa się z wiązki dyskretnych nośników ładunku. Ich odległości od siebie powinny być zmienne, czasami mniejsze, a kiedy indziej większe.
Zidentyfikowany w toku obserwacji niski szum stanowi prawdopodobne potwierdzenie tego, że elektrony są na skraju lokalizacji, podczas gdy kwazicząstki znikają na powierzchni Fermiego, będącej powierzchnią w przestrzeni wzajemnej, która oddziela zajęte od niezajętych stanów elektronowych w temperaturze zerowej. Zgromadzone informacje dostarczają istotnych wskazówek na temat tego, jak nośniki ładunku i prądu przeplatają się z innymi czynnikami krytyczności kwantowej leżącej u podstaw tej zagadkowej metaliczności. Jak twierdzą autorzy nowego badania, stanowi to ważny aspekt eksperymentów poświęconych rozumieniu fizyki kwantowej tych materiałów.
