นักวิจัยค้นพบ ‘โลหะแปลก’ ที่มีพฤติกรรมยากที่จะเข้าใจ

วัสดุอย่างทองแดงและเงินจะมีพฤติกรรมที่คาดเดาได้ หากได้เข้าเรียนวิชาวิทยาศาสตร์ในโรงเรียนจะสามารถเข้าใจได้ว่า ความสามารถในการนำไฟฟ้าของพวกมันสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยขึ้นอยู่กับว่า วัสดุเหล่านั้นถูกทำให้ร้อนหรือเย็นลงเมื่อใด

อย่างไรก็ตาม ยังมีโลหะอีกกลุ่มหนึ่งที่เรียกว่า “โลหะแปลก (strange metals)” พวกมันมีพฤติกรรมที่แตกต่างไปจากกฎการนำไฟฟ้าทั่วไป และนักวิทยาศาสตร์ก็รู้สึกตื่นเต้นกับมัน เพราะสิ่งนี้นำเสนอภาพรวมของโลกควอนตัม รวมถึงการทำความเข้าใจปรากฏการณ์อื่นๆ ที่ยังไม่ได้สามารถอธิบาย

อย่างไรก็ตาม พฤติกรรมโลหะที่แปลกประหลาดที่เพิ่งค้นพบล่าสุด นั้นแตกต่างจากลักษณะอื่นตรงที่ประจุไฟฟ้าของโลหะนั้นไม่ได้ถูกอิเล็กตรอนพาไปเหมือนที่เห็นในทองแดงหรือเงินดัง ตามรายงานของ The Independentมันถูกดำเนินการโดยคู่คูเปอร์ (Cooper pair) ที่เรียกว่าคลื่นมากกว่า

Jim Valles ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่ Brown และผู้เขียนเกี่ยวกับการศึกษาใหม่อธิบายว่า “เรามีอนุภาคสองประเภทที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานซึ่งมีพฤติกรรมมาบรรจบกันด้วยความลึกลับ กล่าวว่าทฤษฎีใดๆ ที่อธิบายพฤติกรรมโลหะที่แปลกประหลาดและไม่สามารถระบุได้เฉพาะกับอนุภาคประเภทใดประเภทหนึ่ง ต้องมีพื้นฐานมากกว่านี้

พฤติกรรมแปลกๆ ของโลหะถูกพบมาประมาณ 30 ปีแล้ว และนักวิทยาศาสตร์ยังคงเกาหัวเกี่ยวกับเรื่องนี้ต่อไป การค้นพบโลหะประเภทดังกล่าวครั้งแรกเกิดขึ้นจากวัสดุที่เรียกว่า Cuprates มันเป็นโลหะแปลกๆ ที่ปฏิเสธที่จะปฏิบัติตามกฎที่คาดไว้

“เพื่อที่จะทำความเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นในโลหะแปลกๆ เหล่านี้ ผู้คนได้ใช้วิธีทางคณิตศาสตร์ที่คล้ายกับที่ใช้ในการทำความเข้าใจหลุมดำ จึงมีฟิสิกส์พื้นฐานบางอย่างเกิดขึ้นในวัสดุเหล่านี้” Valles กล่าว

“มันเป็นความท้าทายสำหรับนักทฤษฎีที่จะหาคำอธิบาย สำหรับสิ่งที่เราเห็นในโลหะแปลกๆ ” Valles กล่าวเสริม ..งานของเราแสดงให้เห็นว่าถ้าคุณจะทำแบบจำลองการขนส่งประจุไฟฟ้าด้วยโลหะแปลกๆ แบบจำลองนั้นจะต้องใช้กับทั้งเฟอร์มิออนและโบซอน (fermions and bosons) แม้ว่าอนุภาคประเภทนี้จะปฏิบัติตามกฎที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานก็ตาม

เฟอร์มิออน?

Advertisements

เฟอร์มิออน ในฟิสิกส์อนุภาคหมายถึงอนุภาคประเภทหนึ่งที่เป็นไปตามการกระจายตัวแบบแฟร์มี-ดิแรก เฟอร์มิออนจะมีเลขสปินเป็นจำนวนครึ่งเท่า และเฟอร์มิออนสองตัวจะมีสถานะเชิงควอนตัมเดียวกันไม่ได้ตามกฎการกีดกันของเพาลี

โบซอน?

ในฟิสิกส์เชิงอนุภาค, โบซอน หมายถึง อนุภาคที่เป็นไปตาม สถิติแบบโพส-ไอน์สไตน์ มีสปินเป็นจำนวนเต็ม สามารถมีโบซอนหลายๆ ตัวอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันได้ คำว่า “โบซอน” มาจากชื่อของนักวิทยาศาสตร์ชาวอินเดีย คือ สัตเยนทระ นาถ โพส

“ในเดือนกรกฎาคม 2012 องค์การวิจัยนิวเคลียร์ยุโรป (CERN) ประกาศการค้นพบโบซอนชนิดใหม่ซึ่งเรียกได้ว่าเป็น “อนุภาคที่สอดคล้องกับอนุภาคฮิกส์” มากที่สุด โดยทางเซิร์นจะทำการตรวจสอบต่อไป”

อ่านเรื่องอื่น

Advertisements
แหล่งที่มาunilad