Viene scoperto un nuovo stato della materia o qual è il mistero di strani metalli

Gli scienziati hanno scoperto per un tempo relativamente lungo che combinazioni piuttosto complesse di rame-cuprati mostrano un comportamento diverso dai metalli classici. E secondo i risultati di studi recenti, gli scienziati hanno scoperto in loro uno stato della materia completamente nuovo.

L'uso di questi materiali dimostra ampie prospettive nella formazione di superconduttori ad alta temperatura, che sono così necessari dalla moderna ingegneria energetica e dall'intero settore nel suo complesso. Vediamo cosa c'è di così speciale in questi “strani materiali”.

Le prime scoperte di conduttori per alte temperature

Già nel 1911 la scoperta della superconduttività è stata fatta in Olanda. Si è riscontrato che a una temperatura di soli tre Kelvin, la resistenza del mercurio scende a zero (l'elettricità viene trasmessa senza alcuna perdita).

Inoltre, questo effetto è stato osservato in altri materiali, ma sempre la temperatura alla quale è stata osservata la superconduttività è rimasta estremamente bassa.

I cambiamenti sono avvenuti solo nel 1986. Fu allora che gli ingegneri IBM crearono il primo superconduttore ad alta temperatura: cupratlantano e bario. Per questo K. Müller e G. Bednorz ha ricevuto il premio Nobel.

I superconduttori con una temperatura minima di 77 Kelvin (ma non inferiore) sono chiamati alta temperatura. Questa è la temperatura alla quale bolle l'azoto liquido.

Attualmente il più famoso superconduttore ad alta temperatura è BSCCO (panino bisco), costituito da strati di ossido di bismuto, stronzio, rame e calcio puro.

Grazie a questi materiali, sono stati creati dispositivi e prodotti speciali per l'ingegneria elettrica, i trasporti e l'energia.

Qual è il mistero di strani metalli

Nonostante il fatto che i cuprati siano già in pieno uso, centinaia di metri di cavi sono realizzati con loro nel Large Hadron Collider. Gli scienziati fino ad oggi non comprendono appieno la fisica della conduttività ad alta temperatura.

La teoria BCS (dal nome dei suoi creatori D. Bardin, L. Cooper e
D. Schrieffer) descrive perfettamente la superconduttività superiore a 30 Kelvin. Ma solo con un aumento della temperatura, quando l'effetto della superconduttività scompare, i cuprati iniziano a comportarsi in modo diverso dai materiali ordinari.

La resistenza elettrica dei cuprati diminuisce linearmente e non proporzionalmente al quadrato della differenza di temperatura. Ciò contraddice la teoria dei liquidi di Fermi, formulata da Lev Landau nel 1956.

A temperature estremamente basse, gli elettroni mostrano il comportamento di un gas elettronico e l'interazione incontrata è descritta dalle equazioni della meccanica quantistica.

In questo caso, la teoria dei liquidi di Fermi funziona per la stragrande maggioranza dei metalli, ad eccezione dei famigerati cuprati. Ecco perché i fisici li hanno collocati in una sezione speciale di "metalli strani".

In tali "metalli sotterranei" gli elettroni si muovono estremamente debolmente e su brevi distanze. In questo caso, si verifica un'intensa dissipazione di energia.

Pertanto, "metalli strani" si trovano esattamente nel mezzo tra i soliti metalli e isolanti.

Numerosi studi hanno rivelato un gran numero di "submetalli", ma senza alcuna proprietà di superconduttività. Ciò ha ulteriormente confuso la situazione cuprata.

Superconduttività dei cuprati e campo magnetico

E un esperimento condotto da un gruppo scientifico internazionale di Stati Uniti, Germania e Colombia ha mostrato che l'effetto di un forte campo magnetico di 60-70 Tesla (questo è un enorme valore, al quale i superconduttori perdono le loro proprietà conduttive) cambia la resistenza dei cuprati linearmente, e non secondo la legge quadratica, come nel caso del "normale" metalli.

In altre parole, i cuprati mostrano le proprietà dei metalli, ma con grande riluttanza.

Nuovo stato della materia

Con l'accumulo di dati sperimentali sui cuprati, indica che questo non è nient'altro, come una forma di materia assolutamente unica, determinata dalle realtà dell'entanglement quantistico nel macroscopico il mondo.

E un gruppo di ingegneri del Flatiron Institute di New York è riuscito a creare un modello digitale di "metalli strani", il che ha confermato l'ipotesi che questo non sia altro che un nuovo stato della materia. La cosiddetta forma intermedia tra comuni metalli conduttivi e materiali isolanti.

Quindi resta da trovare un nome per il nuovo stato della materia e continuare la ricerca.

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