Dans une étude passionnante, des chercheurs de l'Université Rice ont fait une découverte surprenante en étudiant un matériau quantique surnommé "métal étrange". Publiés dans la revue
Science, leurs travaux révèlent que l'électricité circule dans ce matériau d'une manière qui échappe aux explications habituelles. Leur étude pourrait changer notre compréhension de la façon dont l'électricité se comporte à l'échelle quantique.
Doug Natelson, un des chercheurs principaux, explique que ce "métal étrange" produit beaucoup moins de "bruit" électrique que les fils normaux. Ce phénomène suggère que les particules qui transportent l'électricité, appelées quasiparticules, pourraient ne pas se comporter comme on le pensait jusqu'ici.
Le matériau étudié, un alliage d'ytterbium, de rhodium et de silicium, présente des propriétés électriques qui changent radicalement quand il est refroidi à une certaine température. Juste au-dessus de cette température, il devient un métal à "fermions lourds", c'est-à-dire que ses particules porteuses de charge sont beaucoup plus massives que les électrons normaux.
Les quasiparticules, introduites en physique il y a 67 ans, sont une façon de simplifier et de représenter les interactions complexes entre les électrons. Mais dans le cas des métaux étranges, les chercheurs commencent à penser que ces particules pourraient ne pas exister sous la forme qu'on imaginait.
Pour en savoir plus, l'équipe a utilisé une technique appelée "bruit de grenaille", qui permet d'observer la "granularité" de la charge électrique. L'idée est de mesurer la régularité avec laquelle les charges électriques passent à travers un matériau. Dans ce métal étrange, les résultats étaient inattendus, suggérant une manière de mouvement des charges très différente de celle des métaux ordinaires.
Cette recherche n'est pas juste une curiosité académique. Elle soulève des questions fondamentales sur la façon dont l'électricité se comporte dans différents matériaux. Qimiao Si, un autre chercheur de l'équipe, fait remarquer que ces découvertes s'alignent avec des théories qu'il développe depuis 2001. Selon lui, dans les métaux étranges, les électrons sont poussés à la limite de la localisation, rendant les quasiparticules "perdues".
Ces résultats pourraient avoir des implications pour d'autres matériaux présentant des comportements étranges, pas seulement pour celui étudié. Cela soulève la question passionnante de savoir si un phénomène général se cache derrière ces comportements mystérieux.