物理学家们为“为什么奇怪的金属会以奇怪的方式导电”这个存在了37年的问题提供了一个优雅的解决方案。

物理学家、该研究合著者Aavishkar Patel认为，这个普遍理论可能有助于科学家为量子计算机设计出更好的超导体。

“奇怪金属”在通电时表现得很奇怪。在非常低的温度下，这些金属成为超导体，这意味着它们对电子流的阻力为零。

在较高的温度下，所有材料的电阻通常都会增加，因为电子的能量更大，相互碰撞的频率也更高。

而与直觉相反，“奇怪金属”在高温下比普通金属更能抵抗电子流动，即使它们在低温下是超导体。

当这种“奇怪金属”升温时，它会达到一个临界温度，此时电阻会突然增加。超过这一点，电阻与温度成比例地增加，这可以在图表上表示为一条向上的直线。

而像铁和铜这样的普通金属就不会这样。在这些金属中，电阻随温度的平方而增加，一旦绘制成图表，看起来就像一条平缓的曲线。

是什么导致了这种奇怪的行为？在纽约 Flatiron Institute 工作的 Aavishkar Patel 和美国其他几所大学的同事表示，这是量子纠缠和随机性的结合。

单独来看，这些特性并不能解释奇怪金属的怪癖，但结合在一起，“一切就都井然有序了”。

纠缠描述了粒子之间的相互关系，这种关系赋予它们某种共同的身份。在奇怪金属等材料中，被称为“库珀对”的纠缠电子对具有波状特性，在低温下可以帮助它们更容易地穿过原子森林。

然而，奇怪金属内部的原子排列也是相对随机的。随着温度的升高，在材料中不规则分布的库珀对不太可能朝同一个方向流动，从而使它们的动量随机化，从而在相互挤压时产生额外的阻力。

Aavishkar Patel 表示：“这种纠缠和非均匀性的相互作用，是一种新效应，以前从未考虑过任何材料。回想起来，这是一件极其简单的事情。很长一段时间以来，人们都在不必要地把奇怪金属的整个故事复杂化，这是不对的。”

1986年，人们在一种叫做“铜酸盐”的陶瓷晶体中首次发现了奇怪金属的奇异行为。合成这种材料的科学家，物理学家格奥尔格·贝德诺兹和亚历克斯·穆勒，因他们的努力获得了诺贝尔奖。

当时，这种合成铜酸盐是有史以来创造的温度最高的超导体，它引发了对具有这些特性的更多材料的探索 —— 这一探索一直持续到今天。

今天，我们有很多超导材料，但它们只能在极低的温度下工作，而且需要使用笨重、昂贵的材料和基础设施，这使得它们无法大规模使用。

让“奇怪金属”变得不那么奇怪，可能是朝着创造在更多环境条件下工作的高效、无电阻电路迈出的重要一步。

Aavishkar Patel说：“在这一点上，我想称它们为‘不寻常的金属’，而不是奇怪的金属。”

这项研究发表在《科学》杂志上。

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