Cincinnati Üniversitesi’ndeki fizikçiler, nadir bir toprak metali olan iterbiyum alaşımından yapılan garip metaller üzerinde yapılan uluslararası bir deneye katkıda bulundular. Çalışma, alışılmadık elektriksel davranışını gözlemlemek için garip metale radyoaktif gama ışınları ateşlemeyi içeriyordu. Deney, garip metalin elektrik yükündeki olağandışı dalgalanmaları ortaya çıkararak, normal elektrik kurallarının dışında çalışan garip metallerin tuhaf davranışlarının anlaşılmasını ilerletti.
Uluslararası ekip, içinde olağandışı elektriksel davranış buldu. yeni teknoloji için umut vaat eden bir malzeme.
Cincinnati Üniversitesi’ndeki (UC) fizikçiler, normal elektrik kurallarının dışında çalışan “garip metallerin” tuhaf davranışları hakkında daha fazla şey öğreniyorlar.{4 }
UC Fen Fakültesi’nde yardımcı doçent olan teorik fizikçi Yashar Komijani, nadir bir toprak metali olan iterbiyum alaşımından yapılmış garip bir metal kullanan uluslararası bir deneye katkıda bulundu. Japonya’nın Hyogo kentindeki bir laboratuvardaki fizikçiler, alışılmadık elektriksel davranışını gözlemlemek için garip metale radyoaktif gama ışınları ateşlediler.
Hyogo Üniversitesi ve RIKEN ile birlikte Hisao Kobayashi liderliğindeki çalışma Science dergisinde yayınlandı. . Deney, garip metalin elektrik yükünde olağandışı dalgalanmalar ortaya çıkardı.
Cincinati Üniversitesi’nden teorik fizikçi Yashar Komijani, garip metallerin özelliklerini keşfetmek için deneysel ve teorik fizikçilerden oluşan uluslararası bir ekiple birlikte çalıştı. Kredi: Andrew Higley/UC
“Fikir şu ki, bir metalde, arka planda bir iyon kafesi üzerinde hareket eden bir elektron deniziniz var,” dedi Komijani. “Ama kuantum mekaniğinde harika bir şey oluyor. İyon kafesinin komplikasyonlarını unutabilirsiniz. Bunun yerine, sanki bir boşluktaymış gibi davranıyorlar.”
Komijani, yıllardır tuhaf metallerin kuantum mekaniğiyle ilgili gizemlerini araştırıyor.
“Siyah bir şeyin içine bir şey koyabilirsiniz. sadece direnç, ısı kapasitesi ve iletkenlik gibi şeyleri ölçerek ona bakmadan bile içindekiler hakkında çok şey söyleyebilirim,” dedi.
“Fakat garip metaller söz konusu olduğunda, ben yaptıkları davranışı neden sergiledikleri hakkında hiçbir fikirleri yoktur. Gizem, yükün güçlü bir şekilde ilişkili bir kuantum sisteminde neden bu kadar yavaş dalgalandığıdır?”
“Gizem, güçlü bir şekilde ilişkili bir kuantum sisteminde yükün neden bu kadar yavaş dalgalandığıdır?”
{ 6}— Yashar Komijani, UC teorik fizikçisi
Garip metaller, parçacık fiziğinden kuantum mekaniğine kadar her şeyi inceleyen çok çeşitli fizikçilerin ilgisini çekiyor. Bunun bir nedeni, en azından aşırı düşük sıcaklıklarda, onlara kuantum hesaplama için süper iletkenler olma potansiyeli veren tuhaf derecede yüksek iletkenlikleridir.
“Bu yeni sonuçların gerçekten heyecan verici yanı, yeni bir sonuç sağlamaları. Çalışmanın ortak yazarı ve Rutgers Üniversitesi’nde seçkin bir profesör olan Piers Coleman, “tuhaf metalin iç mekanizmasına ilişkin içgörü” dedi.
“Bu metaller, özellikle egzotik ve yüksek sıcaklıktaki elektronik maddelerin yeni biçimleri için tuval sağlıyor. süperiletkenlik,” dedi.
Coleman, garip metallerin hangi yeni teknolojilere ilham verebileceği konusunda spekülasyon yapmak için çok erken olduğunu söyledi.
Cincinnati Üniversitesi’nden Yardımcı Doçent Yashar Komijani, bir deneysel ve teorik fizikçilerden oluşan uluslararası bir ekip, garip metalleri keşfetmek için. Kredi: Andrew Higley/UC
“Michael Faraday elektromanyetizmayı keşfettikten sonra, İngiltere Şansölyesi William Gladstone’un bunun neye iyi geleceğini sorduğu söyleniyor,” dedi Coleman. “Faraday, bilmese de bir gün hükümetin bundan vergi alacağından emin olduğunu söyledi.”
Faraday’ın keşifleri bir yenilik dünyasının kapılarını açtı.
“Biz biraz garip metal için de aynı şey, ”dedi Coleman. “Metaller bugün çok merkezi bir rol oynuyor – geleneksel metal arketip olan bakır, tüm cihazlarda, tüm elektrik hatlarında ve etrafımızda.”
Coleman, bir gün garip metallerin teknolojimizde de her yerde bulunabileceğini söyledi. .
“Garip metallerle ilgili en büyük soru – ölçek değişmezliklerinin – ‘kuantum kritikliklerinin’ kaynağı,” dedi. “Deneyciler sonuçlarımızı diğer garip metaller üzerinde tekrarlamaya çalışırken, UC ve Rutgers’daki ekibimiz yeni keşfimizi yeni bir garip metal teorisine dönüştürmeye çalışacak.”
Deney çığır açıcıydı. kısmen araştırmacıların senkrotron adı verilen bir parçacık hızlandırıcı kullanarak gama parçacıklarını oluşturma yönteminden dolayı.
“Japonya’da, CERN’de [Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü] kullandıklarına benzer bir senkrotron kullanıyorlar. Proton ve onu bir duvara çarpar ve bir gama ışını yayar, ”dedi Komijani. “Yani, radyoaktif malzeme kullanmadan talep üzerine bir gama ışını kaynağına sahipler.”
Araştırmacılar, gama ışınlarının garip metal üzerindeki etkilerini incelemek için spektroskopi kullandılar.
Araştırmacılar ayrıca hızı da incelediler sadece bir nanosaniye, yani saniyenin milyarda biri kadar süren metalin elektrik yükü dalgalanmalarının. Bu inanılmaz derecede hızlı görünebilir, dedi Komijani.
Ancak, kuantum dünyasında bir nanosaniye sonsuzluktur, dedi. “Uzun zamandır bu dalgalanmaların neden bu kadar yavaş olduğunu merak ediyoruz. Ortak çalışma arkadaşlarımızla kafesin titreşimleri olabileceğine dair bir teori bulduk ve gerçekten de durum buydu.”
Referans: “Garip bir metalde kritik bir şarj modunun gözlemlenmesi”, Hisao Kobayashi, Yui Sakaguchi , Hayato Kitagawa, Momoko Oura, Shugo Ikeda, Kentaro Kuga, Shintaro Suzuki, Satoru Nakatsuji, Ryo Masuda, Yasuhiro Kobayashi, Makoto Seto, Yoshitaka Yoda, Kenji Tamasaku, Yashar Komijani, Premala Chandra ve Piers Coleman, 2 Mart 2023, Science.{ 17} DOI: 10.1126/science.abc4787
Araştırma kısmen Ulusal Bilim Vakfı ve Enerji Bakanlığı tarafından finanse edilmiştir.