Os físicos estão aprendendo mais sobre o comportamento bizarro de "metais estranhos", que operam fora das regras normais da eletricidade.

O físico teórico Yashar Komijani, professor assistente da Universidade de Cincinnati, contribuiu para um experimento internacional usando um estranho metal feito de uma liga de itérbio, um metal de terras raras . Físicos em um laboratório em Hyogo, no Japão, dispararam raios gama radioativos no estranho metal para observar seu comportamento elétrico incomum.

Liderado por Hisao Kobayashi com a Universidade de Hyogo e RIKEN, o estudo foi publicado na revista Science . O experimento revelou flutuações incomuns na carga elétrica do estranho metal .

“A ideia é que, em um metal, você tenha um mar de elétrons se movendo ao fundo em uma rede de íons”, disse Komijani. "Mas uma coisa maravilhosa acontece com a mecânica quântica . Você pode esquecer as complicações da rede de íons. Em vez disso, eles se comportam como se estivessem no vácuo."

Há anos Komijani explora os mistérios de metais estranhos em relação à mecânica quântica.

"Você pode colocar algo em uma caixa preta e eu posso dizer muito sobre o que está dentro dela, mesmo sem olhar para ela, apenas medindo coisas como resistividade, capacidade de calor e condutividade", disse ele.

"Mas quando se trata de metais estranhos, não tenho ideia de por que eles estão mostrando esse comportamento. O mistério é o que está acontecendo dentro desse estranho sistema. Essa é a questão."

Os metais estranhos são de interesse para uma ampla gama de físicos que estudam tudo, desde a física de partículas até a mecânica quântica. Uma razão é por causa de sua condutividade estranhamente alta, pelo menos sob temperaturas extremamente frias, o que lhes dá potencial como supercondutores para computação quântica.

“O que é realmente empolgante sobre esses novos resultados é que eles fornecem uma nova visão sobre a maquinaria interna do estranho metal”, disse o coautor do estudo, Piers Coleman, um distinto professor da Rutgers University.

"Esses metais fornecem a tela para novas formas de matéria eletrônica - especialmente supercondutividade exótica e de alta temperatura", disse ele.

Coleman disse que é muito cedo para especular sobre quais novas tecnologias os metais estranhos podem inspirar.

"Diz-se que depois que Michael Faraday descobriu o eletromagnetismo, o chanceler britânico William Gladstone perguntou para que serviria", disse Coleman. "Faraday respondeu que, embora não soubesse, tinha certeza de que um dia o governo iria tributá-lo."

As descobertas de Faraday abriram um mundo de inovação.

"Sentimos um pouco o mesmo sobre o metal estranho", disse Coleman. "Os metais desempenham um papel tão central hoje - o cobre, o arquétipo do metal convencional, está em todos os dispositivos, em todas as linhas de energia, ao nosso redor."

Coleman disse que metais estranhos um dia poderiam ser igualmente onipresentes em nossa tecnologia.

O experimento do Japão foi inovador em parte devido à maneira como os pesquisadores criaram as partículas gama usando um acelerador de partículas chamado síncrotron.

"No Japão, eles usam um síncrotron como o do CERN [Organização Europeia para Pesquisa Nuclear] que acelera um próton e o esmaga contra uma parede e emite um raio gama", disse Komijani. "Portanto, eles têm uma fonte sob demanda de raios gama sem usar material radioativo."

Os pesquisadores usaram a espectroscopia para estudar os efeitos dos raios gama no metal estranho.

Os pesquisadores também examinaram a velocidade das flutuações de carga elétrica do metal , que levam apenas um nanossegundo – um bilionésimo de segundo. Isso pode parecer incrivelmente rápido, disse Komijani.

"No entanto, no mundo quântico, um nanossegundo é uma eternidade", disse ele. "Há muito tempo nos perguntamos por que essas flutuações são realmente tão lentas. Criamos uma teoria com colaboradores de que pode haver vibrações na rede e de fato esse foi o caso."