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奇異金屬如黑洞 展現新物態

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科學家知道有一種「奇異金屬」,它的特性和黑洞相似。近期一份研究對其建模發現,這種金屬構成了一種新的物質形態。

普通金屬的電阻與溫度直接相關。從量子學角度看,物理學家認為電阻是電子撞上金屬內的雜質,或是和其它電子相撞導致的副作用。這些撞擊事件之間間隔的時間越長,金屬材料的電阻越低。普通金屬的電阻隨着溫度的升高而增大,物理學家總結了一個複雜的公式對其描述。

但是奇異金屬不是這樣,它的導電性還與普朗克常數和玻爾茲曼常數相關。普朗克常數定義單個光子的能量;玻爾茲曼常數描述氣體溫度及能量之間的關係。

這份近期發表在美國國家科學院院刊(PNAS)的研究,第一次對這種金屬建立了模型,一直到絕對零度的低溫範圍。

研究人員發現,這種奇異金屬其實是一種介於自旋玻璃態和費米液體之間的一種物質形態。

「這種量子自旋液態不是固定的,但又不是完全自由的。」研究作者之一金恩艾(Eun-Ah Kim)說:「它是一種惰性、糊狀、泥濘的狀態。它是金屬,又有點不像金屬,其無序性推向了量子學的極限。」

其實這種金屬最奇異的地方在於,它與黑洞特性的相似之處。黑洞也展現出與溫度、普朗克常數和玻爾茲曼常數相關的特性,比如在和另一個黑洞合併後振動持續的時間。

以前,因為涉及的粒子數量眾多,而且電子容易形成量子糾纏,無法分開進行獨立處理等困難,物理學家無法實現對奇異金屬內電子的準確計算。

這份研究先用量子學方法僅對幾個原子展開複雜的計算,之後推廣到整個系統;再使用隨機算法,重複對隨機樣本進行計算,解決了這些障礙完成建模。

研究者稱,這項研究有助於了解相對高一些溫度下的超導,以及關聯黑洞等天體的研究。「從普朗克金屬到黑洞,都有相似的特性,這太令人驚嘆了。」合作研究員帕爾科萊特(Olivier Parcollet)說。◇

責任編輯: 夏雨荷   來源:大紀元 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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