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Un team di fisici guidato da Yale ha scoperto un modello circolare nel movimento degli elettroni in un gruppo di materiali quantistici noti come “metalli strani“. Lo “strano metallo”, quel fenomeno anomalo del regno elettrico, è appena diventato un po’ meno enigmatico.

Identificato più di 40 anni fa, il metallo strano è uno stato della materia presente in molti materiali quantistici, tra cui alcuni superconduttori che, secondo gli scienziati, potrebbero essere fondamentali per i prodotti high-tech del futuro. La parte “strana” del metallo strano è costituita dagli elettroni: essi sfidano le regole tradizionali per il movimento e la conduttività degli elettroni.

A differenza della maggior parte dei metalli, in cui la resistenza elettrica aumenta con il quadrato della temperatura, i metalli strani hanno una resistenza elettrica che aumenta in proporzione alla temperatura. Questo comportamento “lineare alla temperatura” sfida la comprensione dei fisici su come gli elettroni si muovono nei solidi.

“Questo strano comportamento dei metalli si riscontra in molti materiali diversi, dove a prima vista non si direbbe che ci sia qualcosa che li accomuni”, ha dichiarato Eduardo H. da Silva Neto, professore assistente di fisica presso la Facoltà di Arti e Scienze di Yale e autore corrispondente di un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science Advances. “La maggior parte dei lavori precedenti che hanno studiato il fenomeno dello strano metallo si sono concentrati sui suoi ‘sintomi’ – la resistenza lineare alla temperatura, per esempio – piuttosto che misurare direttamente l’esatto movimento tra gli elettroni”.

Non esiste una teoria consolidata per il fenomeno dello strano metallo, ha detto da Silva Neto, ma la maggior parte dei ricercatori ritiene che il comportamento lineare alla temperatura derivi da elettroni che devono essere in grado di disperdersi in tutte le direzioni. Tuttavia, nello studio, da Silva Neto e i suoi colleghi hanno trovato un modello di dispersione circolare distinguibile nel modo in cui gli elettroni si muovono all’interno del metallo strano.

Il nuovo studio è un’estensione del precedente lavoro di da Silva Neto che esaminava le interazioni degli elettroni negli ossidi di rame. In quel lavoro, lui e i suoi colleghi avevano scoperto un modello circolare simile. Utilizzando un metodo chiamato resonant inelastic X-ray scattering (RIXS), hanno visto che gli elettroni creavano onde fluttuanti di carica elettrica in tutte le direzioni.