量子もつれ、不思議な金属の謎解く鍵に ライス大が臨界点でピーク発見、省エネ技術へ期待 | XenoSpectrum
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物理学者たちが長年解明できなかった「不思議な金属」（ストレンジメタル：Strange Metals）と呼ばれる特殊な物質の謎に、ライス大学の研究チームが量子情報科学のツールを活用して新たな光を当てた。『Nature Communications』に掲載された研究では、電子の「量子もつれ」が量子臨界点でピークに達することが示され、高温超伝導体の開発や効率的なエネルギー伝送への道を開く可能性が示唆された。
不思議な金属とは？解き明かされなかった謎
私たちの身の回りにある銅や金といった通常の金属は、電気をよく通し、その振る舞いは物理学の法則でよく説明されている。例えば、温度が下がれば電気抵抗も下がるという明確な関係がある。これは電子が原子の間を移動する際に、低温では原子の熱振動が減少するため、電子の散乱が少なくなることに起因する。しかし、物質の中には「不思議な金属」（ストレンジメタル：Strange Metals）と呼ばれる、この常識が通用しない一群が存在する。
ストレンジメタルは、特に極低温下で従来の理論では説明できない電気抵抗の変化パターンを示す。例えば、温度に比例して直線的に電気抵抗が変化する「線形抵抗」と呼ばれる現象が、通常の金属理論では説明できない温度範囲まで観測される。
「通常の金属では、電子は準粒子として振る舞い、その動きはランダウのフェルミ液体理論で説明できます。しかしストレンジメタルでは、この理論が当てはまらず、電子が従来の描像とは根本的に異なる方法で相互作用していることを示唆しています」とライス大学のQimiao Si教授は説明する。
物理学者たちは長年、この奇妙さの根源を探求してきた。ストレンジメタルの理解は、基礎科学上の挑戦であるだけでなく、エネルギー損失ゼロで送電できる可能性を秘めた高温超伝導体の謎を解く鍵とも考えられており、その重要性は極めて高いものだ。
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