作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2023/11/24 11:50:11
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“奇异金属”量子噪声实验挑战传统理论

 

科技日报北京11月23日电 (记者张佳欣)美国莱斯大学科学家在最近的量子噪声实验中发现,一种“奇异金属”量子材料出奇地安静。发表在最新一期《科学》杂志上的研究,通过对量子电荷波动的测量,也就是“散粒噪声”,提供了第一个直接证据,证明电流似乎以一种不寻常的类液体形式流经“奇异金属”。但是,这种形式无法简单地用准粒子的量化电荷包(“奇异金属”中电荷的行为被描述为一组看似具有离散电荷的“包”或“团”)来解释。

之前的一些理论研究表明,“奇异金属”中的电荷可能不是由准粒子携带的。于是,研究人员决定用散粒噪声实验在YbRh2Si2晶体中测试这一理论。该晶体是一种由镱、铑、硅组成的量子临界材料,三者精确比例为1∶2∶2。奥地利维也纳工业大学科学家曾证明,这种“奇异金属”化合物含有高度量子纠缠,会产生一种温度依赖行为,这与银或金等正常金属的行为非常不同。

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。

研究人员表示,低散粒噪声让人们了解了电荷电流载流子如何与量子临界性的其他因子纠缠在一起,而量子临界性是“奇异金属”丰度的基础。研究人员经过计算排除了准粒子模型。实验表明,在量子临界点附近,电子受到极端条件的影响,导致它们的运动特性和行为出现显著变化,而用传统的准粒子来解释可能不再有效。

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