HomeLajme

Gjendet “metali i çuditshëm”, shkencëtarët nuk e kuptojnë sjelljen e tij

Një zbulim i ri mund t’i ndihmojë shkencëtarët të kuptojnë “metalet e çuditshme”, një klasë materialesh që lidhen me superpërçuesit me temperaturë të lartë dhe që ndajnë atribute themelore kuantike me vrimat e zeza.

Shkencëtarët e kuptojnë mjaft mirë se si temperatura ndikon në përçueshmërinë elektrike në shumicën e metaleve të përditshme si bakri apo argjendi. Por vitet e fundit, studiuesit kanë kthyer vëmendjen e tyre në një klasë materialesh që duket se nuk ndjekin rregullat tradicionale elektrike. Kuptimi i këtyre të ashtuquajturave “metale të çuditshme” mund të sigurojë njohuri themelore në botën kuantike dhe potencialisht t’i ndihmojë shkencëtarët të kuptojnë fenomene të çuditshme si superpërçueshmëria në temperaturë të lartë.

Tani, një ekip hulumtues i bashkëdrejtuar nga një fizikan i Universitetit Brown ka shtuar një zbulim të ri në përzierjen e çuditshme të metaleve. Në një studim të botuar në revistën Nature, ekipi gjeti sjellje të çuditshme metalike në një material në të cilin ngarkesa elektrike nuk bartet nga elektronet, por nga entitete më “të ngjashme me valët” të quajtura çifte Cooper.

Ndërsa elektronet i përkasin një klase grimcash të quajtura fermione, çiftet e bakrit veprojnë si bozone, të cilat ndjekin rregulla shumë të ndryshme nga fermionet. Kjo është hera e parë që një sjellje e çuditshme metalike është parë në një sistem bosonik dhe studiuesit shpresojnë se zbulimi mund të jetë i dobishëm në gjetjen e një shpjegimi se si funksionojnë metalet e çuditshme – diçka që u ka shpëtuar shkencëtarëve për dekada.

Duke përdorur një material të quajtur oksid bakri i ittrium-bariumit të vendosur me vrima të vogla, studiuesit kanë zbuluar sjelljen e “metalit të çuditshëm” në një lloj sistemi ku bartësit e ngarkesës janë bozon, diçka që nuk është parë kurrë më parë. Kredia: Universiteti Brown

“Ne kemi këto dy lloje thelbësisht të ndryshme të grimcave, sjelljet e të cilave konvergojnë rreth një misteri,” tha Jim Valles, një profesor i fizikës në Brown dhe autori përkatës i studimit. 

“Ajo që thotë kjo është se çdo teori për të shpjeguar sjelljen e çuditshme të metalit nuk mund të jetë specifike për asnjërën nga llojet e grimcave. Duhet të jetë më thelbësore se kaq.”

Sjellja e çuditshme e metalit u zbulua për herë të parë rreth 30 vjet më parë në një klasë materialesh të quajtura cuprates. Këto materiale të oksidit të bakrit janë më të famshëm për të qenë superpërcjellës me temperaturë të lartë, që do të thotë se përcjellin elektricitetin me rezistencë zero në temperatura shumë më të larta se ato të superpërçuesve normalë. Por edhe në temperatura mbi temperaturën kritike për superpërcjellshmëri, cupratet veprojnë çuditërisht në krahasim me metalet e tjera.

Me rritjen e temperaturës së tyre, rezistenca e cuprates rritet në mënyrë strikte lineare. Në metalet normale, rezistenca rritet duke u bërë konstante në temperatura të larta në përputhje me atë që njihet si teoria e lëngut Fermi. Rezistenca lind kur elektronet rrjedhin në një zhurmë metalike në strukturën atomike vibruese të metalit, duke bërë që ato të shpërndahen. 

Teoria Fermi-lëng vendos një shpejtësi maksimale në të cilën mund të ndodhë shpërndarja e elektroneve. Por metalet e çuditshme nuk ndjekin rregullat Fermi-liquid dhe askush nuk është i sigurt se si funksionojnë. Ajo që shkencëtarët dinë është se marrëdhënia temperaturë-rezistencë në metalet e çuditshme duket të jetë e lidhur me dy konstante themelore të natyrës: konstanta e Boltzmann-it, e cila përfaqëson energjinë e prodhuar nga lëvizja termike e rastësishme dhe konstantja e Plankut, e cila lidhet me energjinë e një fotoni.

Në fund të fundit, një teori e metaleve të çuditshme mund të ketë implikime masive. Sjellja e çuditshme e metalit mund të mbajë çelësin për të kuptuar superpërçueshmërinë në temperaturë të lartë, e cila ka potencial të madh për gjëra të tilla si rrjetet e energjisë pa humbje dhe kompjuterët kuantikë. Dhe për shkak se sjellja e çuditshme e metaleve duket se është e lidhur me konstantet themelore të universit, të kuptuarit e sjelljes së tyre mund të hedhë dritë mbi të vërtetat themelore se si funksionon bota fizike.


TË NGJASHME