1095
Фізики виявили несподіване квантове правило, яке встановлює верхню межу електричного опору в чистому металі. Використавши ультрахолодні атоми калію, зловлені у ґратку з лазерних променів, дослідники змоделювали поведінку електронів у металі й показали, що опір не може зростати нескінченно, а впирається у фундаментальну «стелю».
У металі електричний опір виникає через розсіювання електронів. Зазвичай що сильніше вони стикаються — то вищий опір. Однак фізика підказує, що коли розсіювання стає надто інтенсивним, довжина вільного пробігу електрона не може бути меншою за відстань між атомами. Ця умова, відома як межа Мотта–Йоффе–Регеля, і задає максимально можливе значення питомого опору, за яке класична картина «частинок, що стикаються», перестає працювати.
Щоб перевірити це напряму, команда використала квантовий симулятор: атоми калію, охолоджені майже до абсолютного нуля й розміщені в оптичній ґратці, поводяться подібно до електронів у кристалі, але їх набагато легше спостерігати й контролювати. Керуючи взаємодією між атомами, дослідники вимірювали, як «опір» такої системи наближається до передбаченої межі й не переходить її. Це стало чистим експериментальним підтвердженням теоретичної ідеї, яку раніше важко було виокремити у реальних матеріалах через безліч побічних ефектів.
Значення відкриття виходить за межі фундаментальної цікавості. Багато так званих «дивних металів» і високотемпературних надпровідників поводяться незвично саме поблизу цієї межі опору, і розуміння її природи може прояснити одну з давніх загадок фізики конденсованих середовищ. Практично це стосується й енергетики: втрати на опір складають помітну частку витрат електроенергії, тож знання граничних законів розсіювання допомагає осмислювати, наскільки ефективними в принципі можуть бути провідники. Робота демонструє силу квантових симуляторів на холодних атомах як інструменту для перевірки ідей, недосяжних у звичайних матеріалах.
