11 月 25 日消息，美國(guó)萊斯大學(xué)科學(xué)團(tuán)隊(duì)近日開(kāi)展的量子噪聲實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)一種“奇異金屬”量子材料異常安靜，相關(guān)成果本周發(fā)表在《Science》期刊上。

團(tuán)隊(duì)在測(cè)量該“奇異金屬”的量子電荷波動(dòng)（也稱(chēng)為散粒噪聲）之后，有直接證據(jù)表明該電流似乎以一種不尋常的液體形式流過(guò)“奇異金屬”，無(wú)法用準(zhǔn)粒子（Quasiparticle）概念來(lái)解釋。

注：準(zhǔn)粒子，也稱(chēng)集體激發(fā)，在物理學(xué)中，是一種發(fā)生在微觀復(fù)雜系統(tǒng)的突現(xiàn)現(xiàn)象，例如固態(tài)系統(tǒng)中會(huì)好像存在著另一種虛擬的粒子。

該研究的通訊作者道格拉斯?納特爾森（Douglas Natelson）表示：

相比較普通電線，這種奇異金屬的噪音被大大抑制了。這挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的準(zhǔn)粒子概念，表明電荷能以更復(fù)雜的方式移動(dòng)，后續(xù)我們需要找到更合適的詞匯，來(lái)形容電荷的集體移動(dòng)。

這些實(shí)驗(yàn)是在量子臨界材料的納米級(jí)導(dǎo)線上進(jìn)行的，鐿、銠和硅（YbRh2Si2）的比例精確為 1-2-2。

該材料包含高度的量子糾纏，產(chǎn)生一種非常不尋常（“奇怪”）的溫度依賴(lài)性行為，與銀或金等普通金屬的行為非常不同。

在這種普通金屬中，電荷的每個(gè)準(zhǔn)粒子或離散單元都是無(wú)數(shù)電子之間不可估量的微小相互作用的產(chǎn)物。準(zhǔn)粒子在 67 年前首次提出，是物理學(xué)家用來(lái)表示這些相互作用的綜合效應(yīng)的概念，用于量子力學(xué)計(jì)算。

散粒噪聲測(cè)量基本上是一種觀察電荷通過(guò)某物時(shí)顆粒有多大的方法，但這一實(shí)驗(yàn)不能在單個(gè)宏觀晶體上進(jìn)行，而是需要納米尺寸的樣本，比如極薄但完美結(jié)晶的薄膜。

研究人員用厚度為人類(lèi)頭發(fā)絲 1/5000 的薄膜制成了電線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與普通電線相比，噪聲得到了極大的抑制。

附上論文參考地址：Liyang Chen et al.,Shot noise in a strange metal.Science382,907-911(2023).DOI:10.1126/science.abq6100

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總結(jié)

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