Un nouvel état de la matière est découvert ou quel est le mystère des métaux étranges

Les scientifiques ont découvert depuis relativement longtemps que des combinaisons assez complexes de cuivre et de cuprates présentent un comportement différent de celui des métaux classiques. Et selon les résultats d'études récentes, les scientifiques y ont découvert un état complètement nouveau de la matière.

L'utilisation de ces matériaux montre de larges perspectives dans la formation de supraconducteurs à haute température, qui sont si nécessaires par l'ingénierie électrique moderne et l'ensemble de l'industrie. Voyons ce qu'il y a de si spécial à propos de ces «matériaux étranges».

Les premières découvertes de conducteurs haute température

Déjà de retour en 1911 la découverte de la supraconductivité a été faite en Hollande. Il a été constaté qu'à une température de seulement trois Kelvin, la résistance du mercure tombe à zéro (l'électricité est transmise sans aucune perte).

En outre, cet effet a été observé dans d'autres matériaux, mais la température à laquelle la supraconductivité a été observée est toujours restée extrêmement basse.

Les changements ne sont intervenus qu'en 1986. C'est alors que les ingénieurs d'IBM ont créé le premier supraconducteur à haute température - le cupratlanthane et le baryum. Pour ce K. Müller et G. Bednorz a reçu le prix Nobel.

Les supraconducteurs avec une température minimale de 77 Kelvin (mais pas inférieure) sont appelés haute température. C'est la température à laquelle l'azote liquide bout.

Actuellement, le supraconducteur haute température le plus connu est BSCCO (sandwich bisco), constitué de couches d'oxyde de bismuth, de strontium, de cuivre et de calcium pur.

Grâce à ces matériaux, des dispositifs et des produits spéciaux ont été créés dans les domaines de l'électrotechnique, des transports et de l'énergie.

Quel est le mystère des métaux étranges

Bien que les cuprates soient déjà pleinement utilisés, des centaines de mètres de fils en sont fabriqués dans le grand collisionneur de hadrons. Les scientifiques à ce jour ne comprennent pas entièrement la physique de la conductivité à haute température.

La théorie BCS (du nom de ses créateurs D. Bardin, L. Cooper et
RÉ. Schrieffer) décrit parfaitement la supraconductivité au-dessus de 30 Kelvin. Mais seulement avec une augmentation de la température, lorsque l'effet de la supraconductivité disparaît, les cuprates commencent à se comporter différemment des matériaux ordinaires.

La résistance électrique des cuprates diminue linéairement et non proportionnellement au carré de la différence de température. Cela contredit la théorie du liquide de Fermi, qui a été formulée par Lev Landau en 1956.

À des températures extrêmement basses, les électrons présentent le comportement d'un gaz d'électrons et l'interaction rencontrée est décrite par les équations de la mécanique quantique.

Dans ce cas, la théorie des liquides de Fermi fonctionne pour la grande majorité des métaux, à l'exception des cuprates notoires. C'est pourquoi les physiciens les ont placés dans une section spéciale de "métaux étranges".

Dans ces "métaux sous-métaux", les électrons se déplacent extrêmement faiblement et sur de courtes distances. Dans ce cas, une intense dissipation d'énergie se produit.

Par conséquent, les "métaux étranges" sont situés exactement au milieu entre les métaux habituels et les isolants.

De nombreuses études ont révélé un grand nombre de "sous-métaux", mais sans aucune propriété de supraconductivité. Cela a encore compliqué la situation du cuprate.

Supraconductivité des cuprates et champ magnétique

Une expérience menée par un groupe scientifique international des États-Unis, d'Allemagne et de Colombie a montré que l'effet d'un champ magnétique puissant de 60 à 70 Tesla (c'est un énorme valeur, à laquelle les supraconducteurs perdent leurs propriétés conductrices) modifie la résistance des cuprates linéairement, et non selon la loi quadratique, comme dans le cas de la "normale" les métaux.

En d'autres termes, les cuprates présentent les propriétés des métaux, mais avec une grande réticence.

Nouvel état de la matière

Avec l'accumulation de données expérimentales sur les cuprates, cela indique que ce n'est rien d'autre, comme une forme de matière absolument unique, déterminée par les réalités de l'intrication quantique dans le macroscopique le monde.

Et un groupe d'ingénierie du Flatiron Institute de New York a réussi à créer un modèle numérique de «métaux étranges», ce qui a confirmé l'hypothèse qu'il ne s'agit que d'un nouvel état de la matière. La forme dite intermédiaire entre les métaux conducteurs courants et les matériaux isolants.

Reste donc à trouver un nom pour le nouvel état de la matière et à poursuivre les recherches.

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