物理学家探索奇怪金属的奥秘

物理学家正在更多地了解“奇怪金属”的奇怪行为，这些金属在正常的电规则之外运作。

理论物理学家Yashar Komijani是辛辛那提大学的助理教授，他为一项国际实验做出了贡献，该实验使用了一种由稀土金属镱合金制成的奇怪金属。日本兵库县一个实验室的物理学家向这种奇怪的金属发射放射性伽马射线，以观察其不寻常的电行为。

由兵库大学和RIKEN的Hisao Kobayashi领导，该研究发表在《科学》杂志上。实验揭示了这种奇怪金属电荷的异常波动。

“这个想法是，在金属中，你有一个电子海洋在离子晶格的背景中移动，”Komijani说。“但是量子力学发生了一件奇妙的事情。您可以忘记离子晶格的复杂性。相反，它们的行为就好像在真空中一样。

多年来，Komijani一直在探索与量子力学相关的奇怪金属的奥秘。

“你可以把一些东西放在一个黑盒子里，我可以告诉你很多关于里面的东西，甚至不需要仅仅通过测量电阻率、热容和电导率等东西来观察它，”他说。

“但是当谈到奇怪的金属时，我不知道他们为什么要表现出他们所做的行为。谜团是这个奇怪的系统内部发生了什么。这就是问题所在。

奇怪的金属对研究从粒子物理学到量子力学的所有事物的物理学家都很感兴趣。其中一个原因是因为它们具有奇怪的高导电性，至少在极冷的温度下，这使它们具有作为量子计算超导体的潜力。

“这些新结果真正令人兴奋的是，它们为这种奇怪金属的内部机制提供了新的见解，”该研究的共同作者，罗格斯大学杰出教授Piers Coleman说。

“这些金属为新形式的电子物质提供了画布 - 特别是奇特和高温超导性，”他说。

科尔曼说，现在推测奇怪金属可能激发哪些新技术还为时过早。

“据说，在迈克尔·法拉第发现电磁学后，英国财政大臣威廉·格莱斯顿问它有什么好处，”科尔曼说。“法拉第回答说，虽然他不知道，但他确信有一天政府会征税。

法拉第的发现开启了一个创新的世界。

“我们对这种奇怪的金属也有点同样的感觉，”科尔曼说。“金属在今天扮演着如此核心的角色——铜，典型的传统金属，存在于我们周围的所有设备、所有电力线中。

科尔曼说，有一天，奇怪的金属可能会在我们的技术中无处不在。

日本的实验是开创性的，部分原因是研究人员使用称为同步加速器的粒子加速器创造了伽马粒子。

“在日本，他们使用同步加速器，就像他们在CERN(欧洲核研究组织)所做的那样，加速质子并将其撞到墙上，然后发出伽马射线，”Komijani说。“因此，他们在不使用放射性物质的情况下拥有按需的伽马射线源。

研究人员使用光谱学来研究伽马射线对这种奇怪金属的影响。

研究人员还检查了金属电荷波动的速度，这只需要一纳秒 - 十亿分之一秒。这似乎非常快，Komijani说。

“然而，在量子世界中，纳秒是永恒的，”他说。“很长一段时间以来，我们一直在想为什么这些波动实际上如此缓慢。我们与合作者提出了一个理论，即可能存在晶格振动，事实确实如此。

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