近40年来，被称为“奇怪金属”的材料一直让量子物理学家感到困惑，它们的行为超出了常规电学的范畴，难以解释。
现在，纽约熨斗研究所计算量子物理中心(CCQ)的Aavishkar Patel领导的研究终于找到了一个解释奇怪金属特性的新机制。
在8月18日出版的《科学》杂志上，帕特尔和他的同事们提出了他们的通用理论，阐明了奇怪金属为何如此奇特——这是凝聚态物理学中最大的未解之谜之一的解答。
在许多量子材料中观察到了奇怪金属的行为，包括一些经过微小调整就能转变为超导体的材料（在足够低的温度下，电子以零电阻流动的材料）。这种关联表明，理解奇怪金属可能有助于研究人员发现新的超导性。
这个出奇简单的新理论解释了奇怪金属的许多异常现象，例如为什么电阻率的变化——衡量电子在材料中流动难易程度的指标——与温度成正比，即使在极低的温度下也是如此。这种关系意味着，在相同温度下，奇怪金属比金或铜等常规金属更能抵抗电子的流动。
新理论指出，奇怪金属结合了两个特性。首先，它们的电子可以在量子力学上相互纠缠，彼此的命运紧密相连，即使相隔很远也能保持纠缠。其次，奇怪金属的原子排列不均匀，呈现拼凑状。
这两种特性单独无法解释奇怪金属的奇特之处，但结合在一起，“一切都变得合乎逻辑，”帕特尔表示，他是CCQ的熨斗研究员。
奇怪金属原子布局的不规则性意味着电子纠缠的变化取决于纠缠发生的位置。当电子在材料中移动并相互作用时，这种多样性增加了电子动量的随机性。电子不是一起流动，而是从各个方向相互碰撞，从而产生电阻。随着材料温度的升高，电子碰撞的频率增加，电阻也随之上升。
“这种纠缠与非均匀性之间的相互作用是一种新现象；以前从未考虑过任何材料，”帕特尔说。“回想起来，这其实是非常简单的事情。很长一段时间以来，人们不必要地复杂化了奇怪金属的整个故事，这是不对的。”
帕特尔表示，更好地理解奇怪金属可以帮助物理学家开发和优化新的超导体，以用于量子计算机等应用。
他说：“在某些情况下，某些材料想要超导，但未能完全实现，因为超导性被另一种竞争状态所阻碍。”“人们可能会问，这些不均匀性是否会破坏超导性与之竞争的其他状态，从而为超导性开辟道路。”
如今，奇怪金属似乎不再那么奇怪，这个名称也不再那么合适。“在这一点上，我更愿意称它们为不寻常的金属，而不是奇怪的，”帕特尔说。
帕特尔与哈佛大学的郭浩宇、伊利亚·伊斯特利斯和苏比尔·萨切德夫共同撰写了这项新研究。
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希望本篇文章《研究人员揭示了“奇异金属”特性背后的机制》能对你有所帮助！
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