Um novo estado da matéria é descoberto ou qual é o mistério dos metais estranhos

Os cientistas já descobriram há relativamente muito tempo que combinações bastante complexas de cobre - cupratos exibem um comportamento diferente dos metais clássicos. E de acordo com os resultados de estudos recentes, os cientistas descobriram um estado da matéria completamente novo neles.

O uso desses materiais demonstra amplas perspectivas na formação de supercondutores de alta temperatura, tão necessários à moderna engenharia de energia e a toda a indústria como um todo. Vamos ver qual é a peculiaridade desses "materiais estranhos".

As primeiras descobertas de condutores de alta temperatura

Já em 1911 a descoberta da supercondutividade foi feita na Holanda. Foi descoberto que a uma temperatura de apenas três Kelvin, a resistência do mercúrio cai para zero (a eletricidade é transmitida sem nenhuma perda).

Além disso, esse efeito foi observado em outros materiais, mas sempre a temperatura na qual a supercondutividade foi observada permaneceu extremamente baixa.

As mudanças ocorreram apenas em 1986. Foi então que os engenheiros da IBM criaram o primeiro supercondutor de alta temperatura - cupratlantano e bário. Para este K. Müller e G. Bednorts recebeu o Prêmio Nobel.

Supercondutores com temperatura mínima de 77 Kelvin (mas não inferior) são chamados de alta temperatura. Esta é a temperatura na qual o nitrogênio líquido ferve.

Atualmente, o supercondutor de alta temperatura mais famoso é BSCCO (sanduíche de biscoito), consistindo em camadas de óxido de bismuto, estrôncio, cobre e cálcio puro.

Graças a esses materiais, dispositivos e produtos especiais foram criados em engenharia elétrica, transporte e energia.

Qual é o mistério dos metais estranhos

Apesar de os cupratos já estarem em pleno uso, centenas de metros de fios são feitos deles no Grande Colisor de Hádrons. Os cientistas até hoje não entendem completamente a física da condutividade de alta temperatura.

A teoria BCS (nomeada em homenagem a seus criadores D. Bardin, L. Cooper e
D. Schrieffer) descreve perfeitamente a supercondutividade acima de 30 Kelvin. Mas somente com o aumento da temperatura, quando o efeito da supercondutividade desaparece, os cupratos começam a se comportar de maneira diferente dos materiais comuns.

A resistência elétrica dos cupratos diminui linearmente e não em proporção ao quadrado da diferença de temperatura. Isso contradiz a teoria do líquido de Fermi, formulada por Lev Landau em 1956.

Em temperaturas extremamente baixas, os elétrons exibem o comportamento de um gás de elétron, e a interação encontrada é descrita pelas equações da mecânica quântica.

Nesse caso, a teoria dos líquidos de Fermi funciona para a grande maioria dos metais, exceto para os notórios cupratos. É por isso que os físicos os colocaram em uma seção especial de "metais estranhos".

Em tais "submetais", os elétrons se movem de maneira extremamente fraca e em curtas distâncias. Nesse caso, ocorre uma dissipação intensa de energia.

Portanto, "metais estranhos" estão localizados exatamente no meio entre os metais usuais e os isoladores.

Numerosos estudos revelaram um grande número de "submetais", mas sem nenhuma propriedade de supercondutividade. Isso confundiu ainda mais a situação do cuprate.

Supercondutividade de cupratos e campo magnético

Um experimento realizado por um grupo científico internacional dos EUA, Alemanha e Colômbia mostrou que o efeito de um forte campo magnético de 60-70 Tesla (este é um enorme valor, no qual os supercondutores perdem suas propriedades de condução) muda a resistência dos cupratos linearmente, e não de acordo com a lei quadrática, como no caso de "normal" metais.

Em outras palavras, os cupratos exibem as propriedades dos metais, mas com grande relutância.

Novo estado da matéria

Com o acúmulo de dados experimentais sobre cupratos, indica que não é outra coisa, como uma forma absolutamente única de matéria, determinada pelas realidades do emaranhamento quântico no macroscópico o mundo.

E um grupo de engenharia do Flatiron Institute de Nova York conseguiu criar um modelo digital de "metais estranhos", que confirmou a suposição de que isso nada mais é do que um novo estado da matéria. A chamada forma intermediária entre metais condutores comuns e materiais isolantes.

Portanto, resta encontrar um nome para o novo estado da matéria e continuar a pesquisa.

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