挑戰傳統理論，“奇異金屬”量子材料被發現異常電荷傳輸證據

IT之家 11 月 25 日消息，美國萊斯大學科學團隊近日開展的量子噪聲實驗中，發現一種“奇異金屬”量子材料異常安靜，相關成果本周發表在《Science》期刊上。

團隊在測量該“奇異金屬”的量子電荷波動（也稱為散粒噪聲）之后，有直接證據表明該電流似乎以一種不尋常的液體形式流過“奇異金屬”，無法用準粒子（Quasiparticle）概念來解釋。

IT之家準粒子，也稱集體激發，在物理學中，是一種發生在微觀復雜系統的突現現象，例如固態系統中會好像存在著另一種虛擬的粒子。

該研究的通訊作者道格拉斯?納特爾森（Douglas Natelson）表示：

相比較普通電線，這種奇異金屬的噪音被大大抑制了。這挑戰了現有的準粒子概念，表明電荷能以更復雜的方式移動，后續我們需要找到更合適的詞匯，來形容電荷的集體移動。

這些實驗是在量子臨界材料的納米級導線上進行的，鐿、銠和硅（YbRh2Si2）的比例精確為 122。

該材料包含高度的量子糾纏，產生一種非常不尋常（“奇怪”）的溫度依賴性行為，與銀或金等普通金屬的行為非常不同。

在這種普通金屬中，電荷的每個準粒子或離散單元都是無數電子之間不可估量的微小相互作用的產物。準粒子在 67 年前首次提出，是物理學家用來表示這些相互作用的綜合效應的概念，用于量子力學計算。

散粒噪聲測量基本上是一種觀察電荷通過某物時顆粒有多大的方法，但這一實驗不能在單個宏觀晶體上進行，而是需要納米尺寸的樣本，比如極薄但完美結晶的薄膜。

研究人員用厚度為人類頭發絲 1/5000 的薄膜制成了電線，結果發現，與普通電線相比，噪聲得到了極大的抑制。

IT之家附上論文參考地址：Liyang Chen et al.,Shot noise in a strange metal.Science382,907911(2023).DOI:10.1126/science.abq6100