Investigadors de l’Institut Flatiron a Nova York i de la Universitat de Cornell van publicar el primer model teòric complex sobre els metalls estranys, en el qual es detallen les seves característiques, de manera que també se’ls va classificar com un nou estat de la matèria.
Aquests metalls tenen la capacitat d’augmentar la seva capacitat elèctrica a mesura que augmenta la seva temperatura en forma lineal, a diferència dels metalls típics o de naturalesa regular que la seva resistència elèctrica té un límit respecte de la seva temperatura.
Aquest és el primer estudi complex i profund que es publica en relació a aquests per part de la Proceedings of the National Academy Of Sciences.
Amb un model teòric, els investigadors van aconseguir entendre una mica més la forma en què es comporten els electrons en relació el metall, utilitzant per això el mètode d’inclusió quàntica de Georges, amb el qual van aconseguir realitzar càlculs detallats sobre àtoms concrets, el que va facilitar l’estudi d’aquests metalls al considerar les seves parts com mostres independents.
Els electrons en metalls estranys dissipen l’energia tan ràpid com se’ls permet segons les lleis de la mecànica quàntica, i la resistivitat elèctrica d’un metall estrany, a diferència dels metalls ordinaris, és proporcional a la temperatura.
“El fet que els truquem metalls estranys és indicatiu de com els entenem”, diu el coautor de l’estudi Olivier Parcollet, científic investigador principal del Centre de Física Quàntica Computacional (CCQ) de l’Institut Flatiron. “Els metalls estranys comparteixen propietats notables amb els forats negres, obrint noves i emocionants adreces per a la física teòrica”.
En el món de la mecànica quàntica, la resistència elèctrica és un subproducte dels electrons que xoquen contra les coses. A mesura que els electrons flueixen a través d’un metall, reboten en altres electrons o impureses en el metall. Com més temps hagi entre aquestes col·lisions, menor serà la resistència elèctrica del material.
Per metalls típics, la resistència elèctrica augmenta amb la temperatura, seguint una equació complexa. Però en casos inusuals, com quan un superconductor d’alta temperatura s’escalfa just per sobre del punt on deté la superconducció, l’equació es torna molt més senzilla. En un metall estrany, la conductivitat elèctrica està vinculada directament a la temperatura i a dues constants fonamentals de l’univers: la constant de Planck i la constant de Boltzmann. En conseqüència, els metalls estranys també es coneixen com metalls planckians.
Els models de metalls estranys han existit durant dècades, però resoldre’ls amb precisió resultar fora d’abast amb els mètodes existents. Els embolics quàntics entre electrons signifiquen que els físics no poden tractar els electrons individualment, i la gran quantitat de partícules en un material fa que els càlculs siguin encara més descoratjadors.
Després, mitjançant un model aleatori conegut com algorisme quàntic de Montecarlo, es va realitzar un mostreig aleatori per portar els metalls estranys fins al zero absolut i així establir, de manera específica, el comportament dels seus àtoms.
Els metalls estranys constitueixen un nou estat de la matèria que confronta amb dues fases de matèria conegudes com vidres giratoris aïllants de Mott i els líquids Fermi
“Vam descobrir que hi ha una regió completa en l’espai de fases que exhibeix un comportament planckià que no pertany a cap de les dues fases entre les que estem en transició”, diu el coautor Eun-Ah Kim, professor de Física a Cornell. “Aquest estat líquid de gir quàntic no està tan bloquejat, però tampoc és completament lliure. És un estat lent, espès i fangós. És metàl·lic però de mala gana metàl·lica, i està portant el grau de caos a el límit de la mecànica quàntica”.
Amb aquest descobriment, es poden analitzar de millor forma i desenvolupar superconductors més capaços per a la creació de tecnologies d’alt rendiment tèrmic. Font:20 minutos, physorg