„Странният метал“ итербий става дори още по-странен, когато бъде облъчен с гама лъчи

Когато квантовите физици определят нещо като „странно“, знаем, че то действително е такова. Все пак това са хора, свикнали с нетипични понятия като суперпозиция и призрачно далекодействие. За тях странните неща са ежедневие. Въпреки това някои елементи попадат в категорията „странни метали“, тъй като начинът, по който провеждат електричество, се различава от по-познатите ни метали и съответно тепърва ни предстои да ги изучим по-подробно. Други пък притежават два пика на поглъщане на радиационните лъчение, а не само един.

Един подобен странен метал, с не по-малко странно име, е итербият. Той не е особено рядък – среща се в земната кора и е по-разпространен от около половината от субурановите елементи. Но определено е непознат за науката.

Сега екип от японски и американски изследователи реши да проучи по-подробно странната проводимост на итербия. Това, което прави този материал интересен за д-р Яшар Комиджани от Университета на Синсинати е, че когато пренася електрическият поток, итербият не се държи като типичните проводникови метали мед или алуминий. „При [типичен] метал имаме море от електрони, движещи се на фон върху мрежа от йони“, казва Комиджани. „Но нещо невероятно се случва в [света на] квантовата механика. Можете да забравите за усложненията, породени от йонната мрежа – тук [електроните] се държат така, сякаш са във вакуум.“

При студени условия итербия е по-проводим, отколкото би следвало на теория. Това може да подпомогне учените в желанието им да открият високотемпературни свръхпроводими материали, но също така представлява аномалия, която Комиджани и съавторите му се надяват да обяснят.

Авторите излагат ß-YbAlB4 - сплав от итербий, алуминий и бор - на гама лъчи, за да видят как се променя реакцията в зависимост от температурата и налягането. Това е леко парадоксално, тъй като едно от основните приложения на итербия е да произвежда гама лъчи.

Гама лъчите обикновено се произвеждат чрез радиоактивен разпад, но всеки процес на разпад генерира фотони с определена енергия. За да създаде гама лъчи в рамките на своя експеримент, екипът ускорява протони в синхротрон и използва онези, излъчвани при сблъсъка им със стените, за да извърши Мьосбауерова спектроскопия - процес, който може да открие много малки промени в химическата среда на ядрата.

Когато температурите се поддържат много ниски, при повишаване на налягането сплавта преминава от "странен метал" в "течност на Ферми" - познатото състояние на повечето елементи.

Авторите наблюдават флуктуации на заряда, които водят до двоен пик в абсорбционния спектър. "Интерпретираме този спектър като единичен ядрен преход, модулиран от близки електронни валентни флуктуации", пишат те.

Наблюденията зависят от времето на флуктуациите на заряда, които се случват за период от една милиардна част от секундата. Според квантовите стандарти това е изключително бавно, което екипът обяснява с вибрациите в решетката.

Макар да признават, че не са сигурни, авторите смятат, че резултатите им вероятно подсказват за флуктуации между това, което би се считало за йонни състояния на Yb2+ и Yb3+ в класическата физика, но в квантовия свят е далеч по-сложно.

Авторите смятат, че двойният пик може да не е уникален за итербия, а да е отличителна черта на всички странни метали, която може да се използва както за тяхното идентифициране, така и за обяснението им.

Що се отнася до странното име на итербия, то произлиза от шведското село Итербю, близо до което е открит образец от метала. Класифициран е като рядък земен елемен (0,3 части на милион), но е по-разпространен от повечето други представители на тази категория, включително съседите му в периодичната таблица тулий и лутеций.

Изследването е публикувано в Science.

Източник: Obekti.bg