Fizicienii au găsit limita superioară a rezistivității unui metal pur

Fizicienii au găsit limita superioară a rezistivității unui metal pur. Fizicienii specializați în studierea fenomenelor atomice au descoperit că există o limită maximă a rezistenței electrice, cunoscută și sub numele de rezistivitate, care poate fi generată de ciocnirile dintre electroni.

Fizicienii au găsit limita superioară a rezistivității unui metal pur. O echipă de cercetători de la Universitatea din Toronto (Canada), École Normale Supérieure din Paris (Franța) și Universitatea Lehigh din Pennsylvania (SUA) a analizat atomi de potasiu răciți la temperaturi extrem de apropiate de zero absolut.

Experimentele au arătat că, pe măsură ce frecvența ciocnirilor dintre atomi crește, rezistența electrică rezultată nu continuă să crească la nesfârșit, ci atinge un prag maxim și se stabilizează. Descoperirea oferă noi indicii despre mecanismele microscopice care stau la baza rezistivității.

Fizicienii au găsit limita superioară a rezistivității unui metal pur. Cum a fost realizat experimentul?

„Se știe că interacțiunile dintre electroni pot crește rezistivitatea în anumite materiale pure. Energia generată de rezistența electrică se transformă în căldură. De exemplu, liniile de transport al energiei electrice pierd până la 8% din energia produsă. Rezistivitatea este interesantă și din perspectiva cercetării fundamentale, deoarece poate reprezenta un indiciu al unor fenomene fizice noi în materiale”, explică Joseph Thywissen, profesor în cadrul Departamentului de Fizică și al Centrului pentru Informație Cuantică și Control Cuantic de la Universitatea din Toronto, precum și autor principal al studiului.

Pentru experiment, cercetătorii au utilizat o rețea optică, adică o structură creată cu ajutorul luminii care poate captura atomi și îi poate face să se comporte asemănător electronilor dintr-un solid. Acest sistem le-a permis să reproducă condiții extreme imposibil de obținut în materialele convenționale și să studieze exclusiv efectele coliziunilor dintre particule.

„Am observat că atomii, care au dimensiuni de doar câțiva nanometri, se ciocnesc între ei ca și cum ar fi mult mai mari. Această amplificare cuantică a dimensiunii efective a atomilor face ca interacțiunile dintre ei să fie mult mai probabile într-un anumit punct al rețelei, ceea ce duce la creșterea rezistivității sistemului”, spune Thywissen.

O descoperire utilă pentru crearea de noi tehnologii

Rezultatele au arătat că, atunci când interacțiunile dintre atomi devin foarte puternice, rezistivitatea generată de aceste coliziuni încetează să mai crească și atinge o valoare de saturație. Potrivit cercetătorilor, același principiu ar putea explica de ce și rezistența electrică produsă de ciocnirile dintre electroni în metale are o limită superioară.

„Rezultatele noastre oferă o înțelegere microscopică clară a modului în care apare rezistivitatea în metalele cu densitate redusă și deschid calea către noi studii privind sistemele atomice puternic corelate și materialele cuantice”, afirmă Thywissen, citat de Phys.org.

Descoperirea contribuie la o mai bună înțelegere a proceselor fundamentale care limitează transportul electric și ar putea avea implicații importante pentru dezvoltarea viitoarelor materiale și tehnologii cuantice.

Studiul a fost publicat în revista Physical Review Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

Telescopul Hubble a surprins o galaxie uluitoare căreia îi este „furat” viitorul

Misiunea MAVEN a luat sfârșit. Sonda care a descoperit misterele planetei Marte nu mai funcționează

O nouă teorie ar putea rezolva, în sfârșit, paradoxul găurilor negre

Astronomii au descoperit prima dovadă că impulsurile radio misterioase provin de la cataclisme cosmice