초전도체에 사용되는 금속은 전자 바다 전체를 한꺼번에 얽힐 수 있다

초전도체에 사용되는 이상한 금속은 전자 바다 전체를 한꺼번에 얽힐 수 있으며, 과학자들은 마침내 그 방법을 이해했습니다. 이상한 금속은 발견 이후 과학자들을 당황하게 만들었습니다. 이제 이론가들은 마침내 설명을 내놓았습니다. 물리학자들은 기괴한 금속 그룹이 어떻게 행동하는지 설명하기 위한 보편적인 이론을 제시했으며 이는 실온 초전도체를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.

 

이상한 금속은 정말 이상한 특성을 지닌 일종의 양자 물질입니다. 일반 금속에서 볼 수 있는 전기 저항의 법칙을 무시할 뿐만 아니라 일부는 상대적으로 높은 온도에서 초전도체가 될 수도 있습니다. 그러나 이상한 금속은 40년 전 발견된 이래로 물리학자들을 혼란스럽게 만들어 왔으며, 이는 금속이 어떻게 작동하는지 이해하기 위해서는 새로운 기본 이론이 필요함을 시사합니다. 이제 과학 학술지에 발표된 새로운 연구에서 바로 그러한 결과가 나왔다고 주장합니다.

 

플랫 아이언 연구소 산하 컴퓨터 양자 물리학 센터의 물리학자인 아비쉬카르 파텔은 "고체 물리학의 전통적인 방법은 결정격자가 균질하다고 가정하고 불균질성이 전자가 서로 상호 작용하는 방식에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 고려하지 않습니다. 그러나 무작위성이 핵심이다"라고 말했습니다.

 

일반 금속의 경우 전기 저항률(전류가 재료를 통해 흐르는 것이 얼마나 어려운지 측정)은 금속이 매우 뜨거워지면 평탄해지기 전에 온도의 제곱에 따라 증가합니다. 이것은 직관적으로 이해됩니다. 금속의 전하를 운반하는 전자가 금속의 진동하는 원자 구조 내에서 충돌하고 산란할 때 저항이 발생하므로 원자의 진동이 증가하면 전자가 전류를 전달할 수 없게 되는 지점까지 이 산란 속도가 증가합니다.

 

그러나 1986년에 큐프레이트라고 불리는 구리 함유 물질 종류가 모든 규칙을 깨뜨렸습니다. 구리산염의 저항은 온도에 따라 선형적으로 증가했으며, 그중 일부가 특정 온도 임곗값 아래로 냉각되면 초전도체로 변했습니다. 큐프레이트의 초전도성은 흥미로운 특징입니다. 절대 영도(화씨 영하 459.67도, 섭씨 영하 273.15도) 근처에서 전기 저항이 0이 되는 최초의 발견된 초전도체와 달리 큐레이트는 영하 211F(영하 135C)에서 초전도체가 됩니다.

 

물리학자들은 이 발견이 실온 초전도체 발견으로 이어져 무손실에 가까운 전기 전송의 문을 열어주기를 바랐습니다. 그러나 발견은 점점 줄어들었고 최근 상온 초전도체에 대한 주장은 스캔들 과 실망으로 끝났습니다. 이상한 금속을 더 잘 설명하기 위해 새로운 연구의 연구자들은 금속이 작동하는 방식에 대한 이론을 고안했습니다.

 

금속이 균일한 구조의 개별 전자 바다로 구성되어 있다고 말하는 전통적인 관점 대신에, 새로운 이론은 이상한 금속이 양자 얽힘 이라는 으스스한 규칙에 의해 서로 결합된 많은 전자로 구성되어 있으며, 이러한 전자는 그 사이를 헤엄친다고 제안합니다. 파텔은 "우리는 한 쌍의 두 전자가 아니라 동시에 많은 전자 사이에 얽힘을 가지고 있습니다. 전자 시스템은 '양자 중요'합니다. 즉, 가능한 한 얽혀 있다는 의미입니다"라고 말했습니다.

 

이상한 금속 격자의 원자가 무작위로 점으로 표시되어 있기 때문에 내부의 전자는 금속 내의 위치에 따라 다르게 얽혀 있습니다. 이로 인해 서로 자주 부딪치지만 속도는 달라집니다. 즉, 재료 내에 질식 지점과 용지 걸림이 발생하게 됩니다. 연구원들은 그들의 새로운 이론이 전자기장 내부에 배치되었을 때 전도도의 주파수 의존성, 비열 용량, 그리고 내부 전자의 얽힌 특성을 조사하는 샷 노이즈 실험에 대한 반응으로 온도와 저항 사이의 선형 관계와 같은 이상한 금속의 많은 특징을 예측한다고 말합니다.

 

이론을 반증하려면 격자 구조에 임의성이 없는 이상한 금속에서 이상한 금속 거동을 관찰해야 합니다. 한편, "전자가 상호작용할 수 있는 경쟁적인 방식을 차단함으로써 이 이론은 실온 초전도체의 출현에 대한 문을 열어 둘 수 있다"라고 연구진은 말했습니다.