L’impatto dei fotoni ad alta energia provoca fluttuazioni nella carica elettrica dell’itterbio, anche se ancora nessuno sa veramente perché.
Quando i fisici quantistici si riferiscono a qualcosa come “strano”, sai che sta davvero parlando di qualcosa fuori dal comune. Alcuni elementi si sono guadagnati la categoria “metalli strani” perché il modo in cui conducono l’elettricità è molto diverso dai metalli più familiari e il motivo deve ancora essere compreso. Uno di questi è l’itterbio, un metallo tenero di colore argento ed appartiene al gruppo delle terre rare. Una collaborazione giapponese-americana ha esplorato lo strano comportamento conduttivo dell’itterbio e riporta le scoperte in un nuovo articolo. Il dottor Yashar Komijani dell’Università di Cincinnati spiega che, quando trasporta corrente, l’itterbio non si comporta come conduttori comuni come il rame o l’alluminio. “In un metallo, hai un mare di elettroni che si muovono sullo sfondo su un reticolo di ioni“, ha detto Kominjani in una dichiarazione . In condizioni di freddo, l’itterbio è più conduttivo di quanto la teoria dovrebbe essere. Ciò potrebbe rivelarsi utile nella ricerca di materiali superconduttori ad alta temperatura, ma presenta anche un’anomalia che Komijani e i coautori sperano di spiegare. Gli autori hanno esposto ß-YbAlB 4 – una lega di itterbio, alluminio e boro – ai raggi gamma per vedere come variava la risposta con la temperatura e la pressione. I raggi gamma sono generalmente prodotti attraverso il decadimento radioattivo, ma ogni processo di decadimento produce fotoni di una particolare energia. Per produrre raggi gamma su richiesta, il team ha accelerato i protoni in un sincrotrone e ha utilizzato i raggi gamma emessi per eseguire la spettroscopia Mössbauer, un processo in grado di rilevare cambiamenti molto piccoli nell’ambiente chimico dei nuclei. Quando le temperature venivano mantenute molto basse, la lega passava da “strano metallo” a un “liquido di Fermi”, man mano che la pressione aumentava.
Gli autori hanno assistito a fluttuazioni di carica che producono un doppio picco nello spettro di assorbimento. “Interpretiamo questo spettro come una singola transizione nucleare, modulata dalle vicine fluttuazioni di valenza elettronica”, scrivono. Le osservazioni dipendono dalla tempistica delle fluttuazioni di carica, che si verificano in un periodo di un miliardesimo di secondo. Per gli standard quantistici , questo è eccezionalmente lento, qualcosa che il team attribuisce alle vibrazioni nel reticolo. Pur ammettendo di non essere del tutto certi, gli autori pensano che i loro risultati possano rappresentare uno spostamento tra quelli che sarebbero considerati stati ionici Yb 2+ e Yb 3+ nella fisica classica. Gli autori pensano che il doppio picco potrebbe non essere unico per l’itterbio, ma invece potrebbe essere una caratteristica distintiva di tutti i metalli strani, che può essere utilizzata sia per identificarli che per spiegarli. L’itterbio ha preso il suo strano nome da Ytterby, un villaggio svedese vicino al quale è stato trovato.
