Garip Metallerin Elektriksel Sırları: Nanotellerle Yapılan Çığır Açan Araştırma
Elektrik, garip metallerde bulunan bir sıvı gibi akar.
Elektrikli bir cihazda bir düğmeye bastığınızda, yüklü parçacıklar devredeki voltajın ritmine göre yürür.
Ancak, garip metaller olarak bilinen egzotik malzemelerdeki yeni keşifler, elektriğin her zaman adım adım hareket etmediğini ortaya koyuyor.
Araştırma, iterbiyum, rodyum ve silikonun hassas bir dengesinden oluşan nanotellerde (YbRh2Si2) gerçekleştirildi.
ABD ve Avusturya’dan araştırmacılar, bu nanoteller üzerinde bir dizi kuantum ölçüm deneyi gerçekleştirerek, geleneksel şekillerde davranmayan metallerdeki akımların doğası hakkındaki anlaşmazlıkları çözmeye yardımcı olabilecek kanıtlar buldular.
Bu garip metal geçen yüzyılın sonunda, nispeten yüksek sıcaklıklarda akıma direnç gösterdiği bilinen bakır bazlı bileşikler sınıfında keşfedildi.
Bununla birlikte, yöntem oldukça gariptir: direnç, sıcaklıktaki her artışla birlikte sabit bir miktarda artar.
Normal metallerde direnç sıcaklıkla birlikte değişir ve malzeme yeterince ısıtıldığında bir platoya ulaşır.
Direnç yasasındaki bu zıtlık, garip metallerdeki akımın tam olarak aynı şekilde işlemediğini göstermektedir. Bazı nedenlerden dolayı, garip metallerdeki yük taşıyan parçacıkların çevredeki parçacıkların itişip kakışmasıyla etkileşime girme şekli, ortalama bir elektrik telindeki elektronların pinball slalomundan farklıdır.
Hayal ettiğimiz akım türü – bakır atomlarından oluşan bir tüpün içinde yuvarlanan negatif yüklü bir küre – biraz daha karmaşıktır. Sonuçta elektrik, birçok parçacığın özelliklerinin uyum sağladığı ve yarı parçacık olarak bilinen tek bir birim olarak davrandığı bir kuantum olgusudur.
Aynı türden yarı parçacıkların garip metallerin olağandışı direnç davranışını açıklayıp açıklayamayacağı açık bir soruydu. Çeşitli teori ve deneyler, bu tür kuasipartiküllerin doğru koşullar altında bütünlüklerini kaybedebileceğini öne sürüyor.
Araştırmacılar, kuasipartiküllerin garip metallerdeki elektron akışında istikrarlı bir yürüyüş yapıp yapamayacağını araştırmak için atış gürültüsü olarak bilinen bir fenomeni kullandılar.
Zaman yavaşlatılabilseydi, en hassas lazerlerden yayılan ışık fotonları bile pastırma yağının cızırtısı gibi öngörülebilir şekillerde patlayacak ve püskürecekti. Bu ‘gürültü’ kuantum olasılığının bir özelliğidir ve bir iletkenden akan yükün tanecikliliği ile ölçülebilir.
Rice Üniversitesi’nde fizikçi olan Doug Neitelson şunları söyledi. Buradaki fikir, eğer bir akım akıyorsa, bunun ayrık yük taşıyıcı gruplarından oluştuğudur.
Yük taşıyıcıları ortalama bir hızda akar, ancak zaman içinde daha yakın veya daha uzak olabilirler.
Ekip, ultra ince YbRh2Si2 örneklerinin atış gürültüsü ölçümlerinde, elektronların, elektronlar ve çevreleri arasındaki tipik etkileşimlerle açıklanamayacak şekilde bastırıldığını buldu.
Bulgu, Rice Üniversitesi’nde yoğun madde fizikçisi olan yazar Qimiao Si tarafından 20 yıldan daha uzun bir süre önce önerilen bir modeli destekliyor.
Si’nin 0 santigrat dereceye yaklaşan maddeye yönelik teorisi, belirli konumlardaki elektronların artık yarı parçacıklar oluşturmalarına izin verecek özellikleri paylaşmadığını açıklıyor.
Geleneksel yarı parçacıkların davranışı geçici olarak göz ardı edilebilse de, araştırmacılar bu ‘sıvı’ akımın ne şekilde olabileceğini veya diğer garip metalik tariflerde de bulunup bulunmadığını bilmiyorlar. Belki de bu, kuasipartiküllerin iyi tanımlanmadığının ya da basitçe var olmadığının ve yüklerin daha karmaşık bir şekilde davrandığının kanıtıdır. Yüklerin kütle ile nasıl hareket edebileceği hakkında konuşmak için doğru kelime dağarcığını bulmamız gerekiyor” diyor Neitelson.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Garip Metallerin Elektriksel Sırları: Nanotellerle Yapılan Çığır Açan Araştırma
Genetik Devrim: CRISPR ile Tedavi Edilen İlk Hastalıklar Belli Oldu