Melihat listrik mengalir seperti cairan dalam mineral aneh: ScienceAlert

Membalik saklar pada semua jenis perangkat listrik akan melepaskan serangkaian partikel bermuatan yang bergerak mengikuti irama tegangan rangkaian.

Namun penemuan baru pada material aneh yang dikenal sebagai logam eksotik telah menemukan bahwa listrik tidak selalu bergerak secara bertahap, dan bahkan kadang-kadang dapat mengalir sehingga para fisikawan mempertanyakan apa yang kita ketahui tentang sifat partikel.

Penelitian ini dilakukan pada kawat nano yang terbuat dari ytterbium, rhodium, dan silikon (YbRh) yang seimbang.₂Dan₂).

Dengan melakukan serangkaian percobaan kuantitatif pada kawat nano ini, para peneliti dari Amerika Serikat dan Austria telah menemukan bukti yang dapat membantu menyelesaikan perdebatan tentang sifat arus listrik dalam logam yang tidak berperilaku konvensional.

Ditemukan pada akhir abad lalu Dalam golongan senyawa berbahan dasar tembaga yang diketahui tidak memiliki ketahanan terhadap arus pada suhu yang relatif hangat, Mineral eksotik Ia menjadi lebih tahan terhadap listrik saat dipanaskan, sama seperti logam lainnya.

Namun, hal ini dilakukan dengan cara yang agak aneh, yaitu resistansi meningkat sejumlah tertentu untuk setiap derajat kenaikan suhu.

Pada logam biasa, resistansi bervariasi tergantung suhu, dan menjadi stabil setelah material menjadi cukup panas.

Variasi dalam aturan resistansi ini menunjukkan bahwa arus pada logam eksotik tidak beroperasi dengan cara yang persis sama. Untuk beberapa alasan, cara partikel pembawa muatan dalam logam eksotik berinteraksi dengan partikel yang berdesak-desakan di sekitarnya berbeda dengan zig-zag elektron dalam pinball pada untaian kawat rata-rata.

Apa yang mungkin kita bayangkan sebagai aliran bola bermuatan negatif yang mengalir melalui tabung atom tembaga ternyata sedikit lebih kompleks. Listrik pada dasarnya adalah materi kuantum, di mana sifat-sifat sejumlah partikel selaras untuk berperilaku sebagai satuan tunggal yang dikenal sebagai kuasipartikel.

Apakah jenis kuasipartikel yang sama dapat menjelaskan perilaku resistif yang tidak biasa dari logam eksotik masih menjadi pertanyaan terbuka, karena beberapa teori dan eksperimen menunjukkan bahwa partikel tersebut dapat kehilangan integritasnya dalam kondisi yang tepat.

Untuk memperjelas apakah terdapat pergerakan kuasipartikel yang stabil dalam aliran elektron pada logam eksotik, para peneliti menggunakan fenomena yang disebut… Kebisingan api.

Jika Anda dapat memperlambat waktu, foton cahaya yang dipancarkan bahkan oleh laser yang paling presisi pun akan meledak dan tersebar dengan segala kemungkinan seperti minyak daging yang mendesis. “Kebisingan” ini adalah fitur probabilitas kuantum, dan dapat memberikan ukuran rincian muatan saat mengalir melalui konduktor.

“Idenya adalah jika saya menggerakkan arus, arus tersebut terdiri dari sekelompok pembawa muatan yang terpisah,” katanya. Dia berkata Penulis senior Doug Natelson, fisikawan di Rice University di AS.

“Tingkatnya rata-rata, namun terkadang jaraknya berdekatan, dan terkadang jaraknya berjauhan.”

Tim menemukan pengukuran kebisingan tembakan dalam sampel YbRh yang sangat tipis₂Dan₂ Mereka sangat tertekan sehingga interaksi khas antara elektron dan lingkungannya tidak dapat dijelaskan, menunjukkan bahwa kuasipartikel mungkin tidak ada.

Sebaliknya, muatannya lebih cair dibandingkan arus yang ditemukan pada logam konvensional, sebuah temuan yang mendukung hal tersebut Model yang diusulkan Lebih dari 20 tahun yang lalu oleh penulis kontributor Kimiao Si, seorang ahli fisika benda terkondensasi dari Rice University.

Teori Si tentang material pada suhu mendekati nol menjelaskan bagaimana elektron di lokasi tertentu tidak lagi memiliki sifat yang memungkinkannya membentuk kuasipartikel.

Meskipun pada prinsipnya perilaku kuasipartikel konvensional dapat dikesampingkan, tim tidak sepenuhnya yakin seperti apa bentuk aliran “cair” ini, atau bahkan apakah aliran tersebut dapat ditemukan dalam resep logam eksotik lainnya.

“Mungkin ini adalah bukti bahwa kuasipartikel bukanlah benda yang terdefinisi dengan baik atau tidak ada, dan muatan bergerak dengan cara yang lebih kompleks. Kita harus menemukan kosakata yang tepat untuk membicarakan bagaimana muatan bergerak secara kolektif.” Dia berkata Natelson.

Penelitian ini dipublikasikan di Sains.