Fizičari uče više o bizarnom ponašanju „čudnih metala“, koji deluju van normalnih pravila elektriciteta.
Teorijski fizičar Jašar Komijani, docent na Univerzitetu u Sinsinatiju, doprineo je međunarodnom eksperimentu koristeći čudan metal napravljen od legure iterbijuma, retkog zemnog metala. Fizičari u laboratoriji u Hjogu, u Japanu, ispalili su radioaktivne gama zrake na čudan metal da bi primetili njegovo neobično električno ponašanje.
Studija koju vodi Hisao Kobajaši sa Univerziteta u Hjogu i RIKEN-a, objavljena je u časopisu Science. Eksperiment je otkrio neobične fluktuacije u električnom naboju neobičnog metala.
„Ideja je da u metalu imate more elektrona koji se kreću u pozadini na rešetki jona“, rekao je Komijani. „Ali čudesna stvar se dešava sa kvantnom mehanikom. Možete zaboraviti na komplikacije rešetke jona. Umesto toga, oni se ponašaju kao da su u vakuumu.“
Komijani godinama istražuje misterije čudnih metala u odnosu na kvantnu mehaniku.
„Možete da stavite nešto u crnu kutiju i mogu vam reći mnogo o tome šta je unutar nje, a da to čak i ne pogledam samo merenjem stvari kao što su otpor, toplotni kapacitet i provodljivost“, rekao je on.
„Ali kada su u pitanju čudni metali, nemam pojma zašto pokazuju ponašanje koje rade. Misterija je šta se dešava unutar ovog čudnog sistema. To je pitanje.“
Čudni metali su od interesa za širok spektar fizičara koji proučavaju sve, od fizike čestica do kvantne mehanike. Jedan od razloga je zbog njihove neobično visoke provodljivosti, barem pod ekstremno niskim temperaturama, što im daje potencijal kao superprovodnike za kvantno računarstvo.
„Ono što je zaista uzbudljivo u vezi sa ovim novim rezultatima je to što oni pružaju novi uvid u unutrašnju mašineriju čudnog metala“, rekao je koautor studije Piers Coleman, ugledni profesor na Univerzitetu Rutgers.
„Ovi metali obezbeđuju platno za nove oblike elektronske materije – posebno egzotične i visokotemperaturne superprovodljivosti“, rekao je on.
Kolman je rekao da je prerano da se spekuliše o tome koje nove tehnologije bi čudni metali mogli da inspirišu.
Priča se da je nakon što je Majkl Faradej otkrio elektromagnetizam, britanski kancelar Vilijam Gledston pitao za šta bi to bilo dobro“, rekao je Kolman. „Faradej je odgovorio da je, iako ne zna, siguran da će jednog dana vlada to oporezovati.
Faradejeva otkrića otvorila su svet inovacija.
„Osećamo se pomalo isto u vezi sa čudnim metalom“, rekao je Kolman. „Metali danas igraju tako centralnu ulogu — bakar, arhetipski konvencionalni metal, nalazi se u svim uređajima, svim dalekovodima, svuda oko nas.
Kolman je rekao da bi čudni metali jednog dana mogli biti jednako sveprisutni u našoj tehnologiji.
Eksperiment u Japanu je bio revolucionaran delom zbog načina na koji su istraživači stvorili gama čestice koristeći akcelerator čestica koji se zove sinhrotron.
„U Japanu koriste sinhrotron kakav imaju u CERN-u [Evropska organizacija za nuklearna istraživanja] koji ubrzava proton i razbija ga u zid i on emituje gama zrake“, rekao je Komijani. „Dakle, oni imaju izvor gama zraka na zahtev bez upotrebe radioaktivnog materijala.“
Istraživači su koristili spektroskopiju za proučavanje efekata gama zraka na čudan metal.
Istraživači su takođe ispitali brzinu fluktuacija električnog naboja metala, koje traju samo nanosekundu — milijardu sekunde. To bi moglo izgledati neverovatno brzo, rekao je Komijani.
„Međutim, u kvantnom svetu, nanosekunda je večnost“, rekao je on. „Dugo smo se pitali zašto su ove fluktuacije zapravo tako spore. Sa saradnicima smo smislili teoriju da možda postoje vibracije rešetke i to je zaista bio slučaj.“
