Az amerikai Cincinnati Egyetem kutatói az itterbium nevű anyaggal kísérleteztek. Gammasugaraknak tették ki a fémet különböző hőmérsékleten és nyomáson, hogy megnézzék, hogyan reagál. Azt találták, hogy a nagyenergiájú fotonok becsapódása ingadozást okoz az itterbium elektromos töltésében, ami ellentmond a fizika ismert törvényeinek, bár egyelőre senki sem tudja, hogy miért.

Az itterbium a periódusos rendszer egyik kémiai eleme. Lágy, ezüstös színű, fémes megjelenésű anyag, mely a ritkaföldfémek közé tartozik. Az ásványi savak könnyen megtámadják és oldják, vízzel lassan lép reakcióba, a levegőn oxidálódik. Most kiderült, hogy ez a „furcsa fém” még furcsább lesz, ha gammasugarakkal bombázzák. Nemcsak arról van szó, hogy a sugárzás hatására egészen máshogy vezeti az áramot, mint a szokásos vezetők, például a réz vagy az alumínium, hanem kifejezetten úgy viselkedik, mintha vákuumban lenne. A fizikusok ezt úgy fejezték ki, hogy a töltésingadozások kettős csúcsot eredményeztek az abszorpciós spektrumban a szokásos egy helyett, ami ellentmond a klasszikus fizika és részben a kvantummechanika törvényeinek.

A fémekben helyhez kötött pozitív töltésű ion és ugyanannyi mozgékony elektron van. Elektromos áram hatására az elektronok az elektromos térerősség irányával ellentétes irányban átlagos sebességgel vándorolnak, közben a helyhez kötött ionokkal ütköznek. Az elektromos mezőtől folyamatosan felvett energiájukat leadják a fémrácsnak. Beáll az egyensúlyi sebesség. A fémrácsnak ez a sebességnövekedést akadályozó hatása okozza a vezető ellenállását.

Az itterbium esetében azonban más a helyzet, mert úgy viselkedik, mintha vákuumban lenne. A furcsa fém ráadásul – más ritkaföldfémtől eltérően, amely alacsony hőmérsékleten antiferromágneses és/vagy ferromágneses tulajdonságokat mutat – paramágneses tulajdonságú is. Utóbbi azt jelenti, hogy külső mágneses mező hatására egy irányba rendeződik a fémben az atomok mágneses nyomatéka, s együttesen erősítik a külső mágneses mezőt. (A paramágnesesség például felhasználható a mágneses hűtés céljaira.) 

A fenti eredmények a töltésingadozások időzítésétől függenek, amelyek a másodperc milliárdod része alatt következnek be. Kvantumos mércével mérve ez kivételesen lassú, és a tudósok egyelőre nem tudják ennek az okát. A kutatók tervei szerint tovább kísérleteznek a furcsa fémmel, hiszen a különösen magas vezetőképességük hideg hőmérsékleteken a kvantumszámítógépek potenciális szupravezetőivé teszi őket.

Forrás: Science.org /Wikipedia 

A borítókép illusztráció, forrás: Adobe Stock