Los científicos encuentran un ‘metal extraño’ que se comporta de formas que no entienden

Andrew Griffin
jueves 13 enero 2022 22:46
Scientists find ‘strange metal’ that behaves in mysterious ways.mp4

Los científicos han encontrado un nuevo "metal extraño" que se comporta de una manera que no pueden entender del todo.

Pero el descubrimiento podría ser clave para encontrar una explicación a un fenómeno que ha preocupado a los investigadores durante décadas.

Finalmente, resolver ese problema podría conducir a una variedad de avances, como redes eléctricas sin pérdidas y computadoras cuánticas. También parece estar relacionado con algunas de las constantes fundamentales del universo, por lo que podría ayudar a arrojar luz sobre cómo funciona realmente el cosmos.

La mayoría de los materiales, como el cobre y la plata, se comportan de manera predecible y bien conocida, y los científicos comprenden cómo cambia su conductancia eléctrica cuando se calientan o se enfrían.

Pero recientemente, los científicos se han centrado en otra clase de materiales, conocidos como metales extraños. No parecen comportarse de acuerdo con las reglas eléctricas habituales. Los científicos están doblemente intrigados porque se cree que ofrecen pistas sobre el mundo cuántico, así como una forma de comprender otros fenómenos que aún no se han explicado por completo.

Ahora los científicos han encontrado otro comportamiento extraño del metal y otro misterio por resolver. En el material, la carga eléctrica no la llevan los electrones, como es habitual, sino los llamados pares de Cooper, que se parecen más a las ondas.

Los electrones son parte de una clase de partículas llamadas fermiones, y los pares de Cooper son bosones que se comportan de manera muy diferente. Nunca se ha visto un comportamiento extraño del metal en un sistema con bosones.

Eso finalmente podría ayudar a resolver el misterio de décadas de por qué realmente ocurre este extraño comportamiento del metal.

“Tenemos estos dos tipos de partículas fundamentalmente diferentes cuyos comportamientos convergen en torno a un misterio”, dijo Jim Valles, profesor de física en Brown y autor del nuevo estudio. “Lo que esto dice es que cualquier teoría para explicar el comportamiento extraño de los metales no puede ser específica para ningún tipo de partícula. Tiene que ser más fundamental que eso”.

La investigación, 'Firmas de un metal extraño en un sistema bosónico', se publica hoy en Nature.

El extraño comportamiento de los metales ha desconcertado a los científicos durante 30 años, desde que se descubrió que una clase de materiales llamados cupratos no actúan como otros metales. Cuando los metales normales se calientan, su resistencia aumenta, hasta cierto punto en que las altas temperaturas significan que la resistencia se vuelve constante, pero en curates eso no sucede, y los metales extraños se niegan a obedecer las reglas esperadas.

Los investigadores no saben por qué podría suceder eso. Pero sí saben que parece estar relacionado con dos constantes diferentes: una que se relaciona con la energía producida por el movimiento térmico y la constante de Planck, que se relaciona con la energía de una partícula de luz.

“Para tratar de comprender lo que sucede en estos extraños metales, la gente ha aplicado enfoques matemáticos similares a los que se usan para comprender los agujeros negros”, dijo Valles. "Así que hay una física muy fundamental que sucede en estos materiales".

Para comprender mejor por qué estaba sucediendo, los científicos utilizaron un material de cuprato que tenía pequeños agujeros para producir los pares de Cooper. Lo enfriaron y observaron cómo cambiaba su conductancia, y descubrieron que se comportaba como metales extraños fermiónicos.

Eso no explica de dónde viene el extraño comportamiento. Pero les brinda una nueva información para que intenten comprenderla mejor.

“Ha sido un desafío para los teóricos encontrar una explicación de lo que vemos en los metales extraños”, dijo Valles. "Nuestro trabajo muestra que si vas a modelar el transporte de carga en metales extraños, ese modelo debe aplicarse tanto a los fermiones como a los bosones, aunque estos tipos de partículas siguen reglas fundamentalmente diferentes".

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