Технології та наука Загадку дивних металів вирішено: відкриття фізиків може змінити використання енергії
Фізики давно вивчають дивні метали, тобто матеріали, які не дотримуються звичайних правил електрики і магнетизму. На відміну від знайомих металів, таких як мідь або золото, які проводять електрику передбачуваним чином, дивні метали поводяться непередбачувано, особливо за дуже низьких температур. Фізики зробили прорив у розумінні цих матеріалів, і їхнє відкриття допоможе зробити передачу енергії набагато ефективнішою.
Related video
Дослідження опубліковано в журналі Nature Communications, пише Interesting Engineering.
Метали зазвичай дозволяють електронам вільно переміщатися, дотримуючись добре вивчених принципів фізики. Але дивні метали демонструють незвичайний електричний опір, що робить їх загадкою для фізиків.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Розуміння дивних металів може відкрити нові можливості для розробки нових надпровідників, які можуть передавати електрику без опору і без втрати енергії. Фізики досліджували загадку дивних металів за допомогою математичного інструменту з квантової метрології, відомого як квантова інформація Фішера. Цей інструмент вимірює, як змінюються взаємодії між електронами в екстремальних умовах.
Дослідження показало, що дивні метали мають унікальний шаблон квантової заплутаності, тобто електрони в цих матеріалах стають сильно взаємопов'язаними в критичній точці переходу між різними станами матерії.
Щоб вивчити дивні метали, фізики також використовували теоретичну модель, відому як ефект Кондо, яка описує, як магнітні моменти взаємодіють з електронами. Ці взаємодії стають настільки сильними в критичній точці переходу між різними станами матерії, що квазічастинки, тобто фундаментальні будівельні блоки електричної поведінки, зникають.
Вчені виявили, що це зникнення пов'язане з піком квантової заплутаності, явищем, за якого електрони стають дуже сильно пов'язаними між собою. Це відкриття дає нове уявлення про природу дивних металів і про те, як вони переходять між різними станами матерії.
Фізики знайшли новий спосіб вивчення цих матеріалів, інтегруючи квантову інформатику з фізикою конденсованого стану. Таким чином було виявлено квантові зв'язки, які раніше були невідомі. Дослідження підтверджує ідею про те, що квантова заплутаність є фундаментальним фактором поведінки дивних металів. Розуміння цих матеріалів має і практичні наслідки.
Дивні метали тісно пов'язані з високотемпературними надпровідниками, які потенційно можуть зробити передачу електроенергії набагато ефективнішою. Якщо фізики зможуть використовувати силу дивних металів, то можна буде розробити технології, які значно скоротять втрати енергії в електромережах. Завдяки новому відкриттю вчені стали на крок ближче до майбутнього, в якому електроенергія буде переміщатися ефективно без втрати потужності.
Як уже писав Фокус, компанія зі США оголосила про те, що має намір створити надзвуковий літак, який зможе долетіти з Америки до Європи лише за 27 хвилин, а до Австралії — за півтори години. Літак під назвою HYPERLiner Cargo зможе перевищити швидкість звуку в 10 разів.
Також Фокус писав про те, чи зачепить прийдешній вибух зірки нашу планету. Зоряна система WR 104, зірки в якій належать до класу Вольфа-Райє, змусила багатьох астрономів серйозно попітніти. Передбачалося, що потужний вибух головної зірки системи відправить у бік Землі смертоносний гамма-сплеск.