Известно, что электричество возникает в результате движения электронов в металле. Каждый электрон несет отрицательный заряд и потому электроны отталкиваются друг от друга. Любое движение одного электрона может создать возмущение в облаке соседних электронов. Если возмущение слабое, электроны начинают двигаться сгустками, а не по-отдельности. Физики называют эти сгустки электронными квазичастицами. В конечном счете, ток все равно переносится дискретными зарядами, за исключением того, что эти заряды не являются, строго говоря, «свободными» электронами.

Это коллективное движение называют ферми-жидкостью, и на протяжении 60 лет с его помощью описывают теорию металлов. Однако, многие проводники из так называемых «странных металлов» не подчиняются этой концепции. В этих материалах электричество переносится не отдельными зарядами, а чем-то другим. Одна из главных особенностей странных металлов — их необычное сопротивление. При низких температурах оно меняется линейно, а не квадратически, как в обычных металлах, пишет IE.

Для того чтобы разобраться, почему это происходит и переносится ли электричество дискретными порциями, ученые из Университета Райса применили метод дробового шума. Дробовой шум измеряет случайные колебания постоянного электрического тока. Эти случайные колебания происходят, потому что ток представляет собой поток отдельных зарядов. Каждый из них появляется в свое время, как если бы несколько крупных капель дождя падали на крышу. Если дождь слабый, дробовой шум будет высоким. Если сильный, то поток дождя непрерывен, а дробовой шум равен нулю. Похоже, именно это и происходит в странных металлах.

Объяснение электрического переноса с помощью ферми-жидкости является одним из основополагающих успехов физики конденсированного состояния. Новое исследование бросает вызов существующим представлениям ученых и может привести к выработке новой теории электрического транспорта.

Прорыв в понимании отклонений в поведении ферми-жидкости может раскрыть скрытые механизмы высокотемпературных сверхпроводников, которые в своем обычном, несверхпроводящем состоянии ведут себя как странные металлы.

Международная команда исследователей продемонстрировала, что четырехмерные структуры могут воздействовать на механические и топологические свойства квазипериодических кристаллов. Открытие подтверждает, что на форму квазикристаллов влияет скрытая физика дополнительных пространственных измерений, а не случай.