Физики раскрыли секрет линейного сопротивления в странных металлах
Есть фундаментальные физические законы, а есть модели, описывающие ограниченное количество систем в строго определенных условиях. Когда накапливается критическое количество экспериментальных данных, которые не подтверждают модель, физикам приходится пересматривать теорию или находить скрытые механизмы, объясняющие расхождение данных с экспериментом.
Купраты, высокотемпературные сверхпроводники на основе меди, вне сверхпроводящего состояния также проявляют необычные свойства. Ученые назвали их нормальное состояние «странным металлом». В нем электрическое сопротивление материала линейно зависит от температуры во всем диапазоне температур, в отличие от обычных металлов, где эта зависимость сложнее.
Для купратов справедлива формула линейной зависимости сопротивления от температуры ρ = ρ₀ + A·T, где A — коэффициент наклона, описывающий, как быстро изменяется сопротивление при смене температуры. Сопротивление отражает, насколько сильно электроны в материале рассеиваются при передвижении: чем выше сопротивление, тем чаще носители заряда на что-то натыкаются в материале.
Но эксперименты с купратами показали, что коэффициент наклона A сильно зависит от уровня легирования материала. Добавленные в материал атомы, изменяющие количество электронов и дырок, заметно влияют на то, на что влиять не должны. Это заставляло ученых думать, что планковский предел рассеяния, который определяет минимальное возможное время рассеяния электронов, может не быть универсальным параметром.
Группа физиков показала, что проблема крылась в методе анализа данных. При использовании правильной детальной модели противоречие снимается. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Для описания рассеяния носителей заряда в купратах обычно применяли упрощенную модель Друде. В ней электроны ведут себя как частицы с одинаковой эффективной массой, внутрь которой для удобства «упакованы» все взаимодействия электрона с веществом.
Но у купратов сложная электронная структура, из-за которой скорость движения электронов и дырок в разных направлениях сильно различается. Можно сравнить это с тем, насколько по-разному ощущается плыть по течению реки или от берега к берегу. В этих условиях модель Друде недостаточно точно описывает реальность.
Ученые выяснили, что для правильного отражения электронной структуры странного металла необходимо кинетическое уравнение Больцмана, использующееся для описания переноса зарядов в классических металлах. Оно учитывает распределение скоростей электронов в материале. В этом случае сопротивление зависит от квадрата оптической плазменной частоты — параметра, описывающего способность системы электронов откликаться на электромагнитное поле.
Исследователям и раньше было известно, что квадрат плазменной частоты для некоторых купратов линейно растет с увеличением степени легирования, но этому не придавали особого значения. В новой статье авторы показали, что если подставить линейное соотношение между легированием и плазменной частотой в формулу для коэффициента наклона A, то коэффициент в уравнении для планковского предела рассеяния становится постоянным, а универсальность планковского предела восстанавливается.
Физики также объяснили, почему плазменная частота линейно зависит от легирования. На основе экспериментальных данных они высчитали, что фактор, описывающий степень изменения электронной структуры материала, примерно равен доле дырок в материале.
Ученые смогли разрешить противоречие между экспериментальными данными и теорией. Их работа показала, что рассеяние электронов в купратах в состоянии странного металла не зависит от легирования. Зависимость сопротивления от легирования — следствие изменения электронной структуры материала, а не механизма рассеяния. Для теории сверхпроводимости важно, что свойства состояния странного металла обусловлены внутренним строением вещества.
Telegram 
Дзен 
VK Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Ученые выяснили, как именно формируются сюжеты снов. Анализ сновидений показал, что мозг во время ночного отдыха не воспроизводит прошедший день, а миксует прожитый опыт, эмоции и характер человека в совершенно новые сценарии.
Сексуальная удовлетворенность женщин оказалась намного сильнее связана не с тем, насколько легко достигается оргазм, а с тем, чтобы это происходило именно с партнером. К такому выводу пришли исследователи, проанализировавшие данные почти 28 тысяч пользовательниц приложения Flo.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Бывшие сотрудники NASA констатировали, что последнее видео испытаний крупнейшего космического корабля в истории снова показало проблемы и ограничения его теплового щита. С их точки зрения, любая из существующих технологий такого типа слишком сложна для реализации замысла Илона Маска о быстрой и безремонтной многоразовости Starship.
Американские ученые установили, что привычка регулярно пить кофе значительно снижает риск развития цирроза, рака печени и печеночных патологий. Новые данные помогают объяснить биохимические механизмы, стоящие за защитным эффектом этого напитка.
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии