เมื่อนักฟิสิกส์ควอนตัมพูดถึงบางสิ่งที่แปลก และจะมีมาตรฐานสูงสำหรับสิ่งที่แปลกประหลาด ธาตุบางประเภทยังได้รับหมวดหมู่ ซึ่งจัดเป็นโลหะแปลก (Strange Metal) เนื่องจากวิธีการนำไฟฟ้านั้นแตกต่างจากโลหะที่คุ้นเคยและยังไม่เป็นที่เข้าใจ ตัวอย่างล่าสุดของความแปลกประหลาดนี้ ซึ่งแปลกสำหรับนักฟิสิกส์มากกว่าธาตุอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัดคือ มีจุดยอดสูงสุดการดูดกลืนรังสี 2 จุด (Double Peak) แทนที่จะเป็นจุดยอดเดียวแบบปกติ
รูปที่ 1. อิตเทอร์เบียม (อ้างอิง: Iflscience)
นี่คืออิตเทอร์เบียม (Ytterbium) ธาตุที่ผสมผสานความแปลกประหลาดในการนำไฟฟ้าเข้ากับชื่อที่ฟังดูไม่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดในบรรดาองค์ประกอบที่มีอยู่ตามธรรมชาติ มันไม่ได้หายากเป็นพิเศษ โดยพบได้ทั่วไปในเปลือกโลกมากกว่าองค์ประกอบย่อยยูเรนิก (Sub-Uranic) ประมาณครึ่งหนึ่ง แต่ก็แทบจะไม่คุ้นเคยเลย ความร่วมมือระหว่างชาวญี่ปุ่นกับชาวอเมริกันได้สำรวจพฤติกรรมการนำไฟฟ้าที่แปลกประหลาดของอิตเทอร์เบียม และรายงานในเอกสารฉบับใหม่ว่าความแปลกประหลาดนี้
ความสนใจของดร.ยาชาร์ โคมิจานี (Dr.Yashar Komijani) แห่งมหาวิทยาลัยซินซินนาติก็คือ เมื่อมันมีกระแสไฟฟ้า อิตเทอร์เบียมจะไม่ทำตัวเหมือนตัวนำที่คุ้นเคย เช่น ทองแดงหรืออะลูมิเนียม โดยในโลหะนั้นจะมีอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เป็นพื้นหลังบนโครงสร้างผลึกของไอออน ดร.ยาชาร์กล่าว แต่สิ่งมหัศจรรย์เกิดขึ้นกับกลศาสตร์ควอนตัม คุณสามารถลืมเกี่ยวกับภาวะแทรกซ้อนของโครงสร้างผลึกของไอออน แต่กลับทำตัวราวกับอยู่ในสุญญากาศ ภายใต้สภาพอากาศหนาวเย็น อิตเทอร์เบียมจะนำไฟฟ้าได้มากกว่าที่ทฤษฎีอนุญาต สิ่งนี้สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ในการค้นหาวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูง แต่ก็ยังนำเสนอความผิดปกติที่ดร.ยาชาร์และผู้เขียนร่วมหวังว่าจะอธิบายได้
รูปที่ 2. อิตเทอร์เบียม (อ้างอิง: Nuclear-power)
โดยได้ทดลองให้ ß-YbAlB4 ซึ่งเป็นโลหะผสมของอิตเทอร์เบียม อะลูมิเนียม และโบรอน สัมผัสกับรังสีแกมมาเพื่อดูว่าการตอบสนองแปรผันตามอุณหภูมิและความดันอย่างไร นี่เป็นเรื่องน่าตลกเพราะหนึ่งในการใช้งานหลักสำหรับอิตเทอร์เบียมคือในฐานะผู้ผลิตรังสีแกมมา โดยรังสีแกมมามักจะเกิดจากการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี แต่กระบวนการสลายตัวแต่ละครั้งจะสร้างโฟตอนของพลังงานเฉพาะ ในการผลิตรังสีแกมมาตามต้องการ ทีมงานเร่งโปรตอนในซินโครตรอนและใช้รังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาเมื่อชนกับผนังเพื่อทำมอสส์เบาเออร์สเปกโทรสโกปี (Mössbauer spectroscopy) ซึ่งเป็นกระบวนการที่สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสภาพแวดล้อมทางเคมีของนิวเคลียส
เมื่ออุณหภูมิถูกรักษาให้ต่ำมาก โลหะผสมเปลี่ยนจากโลหะแปลกเป็นของเหลวเฟอร์มิ (Fermi liquid) ซึ่งเป็นสถานะที่คุ้นเคยขององค์ประกอบส่วนใหญ่ ในขณะที่ความดันเพิ่มขึ้น ผู้เขียนได้เห็นความผันผวนของประจุทำให้เกิดจุดสูงสุดสองเท่าในสเปกตรัมการดูดกลืนแสง โดยเราได้ตีความสเปกตรัมนี้เป็นการเปลี่ยนผ่านของนิวเคลียร์เพียงครั้งเดียว ซึ่งถูกมอดูเลต (Modulated) โดยความผันผวนของเวเลนซ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ใกล้เคียง จากการสังเกตขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของความผันผวนของประจุซึ่งเกิดขึ้นในระยะเวลาหนึ่งพันล้านวินาที ตามมาตรฐานควอนตัม สิ่งนี้ช้าเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นสิ่งที่ทีมระบุว่าเกิดจากการสั่นสะเทือนในโครงสร้างผลึก
รูปที่ 3. การตั้งค่าการทดลองสำหรับเครื่องสเปกโทรสโก (อ้างอิง: Science)
ในขณะที่ยอมรับว่าไม่แน่ใจ ผู้เขียนคิดว่าผลลัพธ์ของพวกเขาอาจจะแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงกลับไปกลับมาระหว่างสถานะไอออนิก Yb2+ และ Yb3+ ในฟิสิกส์คลาสสิก แต่มีความซับซ้อนมากกว่าในโลกควอนตัม ผู้เขียนคิดว่าจุดยอดสูงสุด 2 จุด อาจจะไม่ใช่ลักษณะเฉพาะของอิตเทอร์เบียม แต่อาจจะเป็นลักษณะเฉพาะของโลหะแปลกๆทั้งหมด ซึ่งสามารถใช้ทั้งระบุและอธิบายได้ อิตเทอร์เบียมมีชื่อแปลกๆจากอิตเทอร์บี (Ytterby) ซึ่งเป็นหมู่บ้านในสวีเดนซึ่งอยู่ใกล้กับหมู่บ้านที่พบตัวอย่างดังกล่าว มันถูกจัดว่าเป็นธาตุที่หายากของโลก แต่ที่ 0.3 ส่วนในล้านส่วนในเปลือกโลก มันพบได้บ่อยกว่าองค์ประกอบอื่นๆส่วนใหญ่ในประเภทนั้น รวมถึงธาตุอื่นๆในตารางธาตุ เช่น ทูเลียม (Thulium) และลูเทเชียม (Lutetium) การศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ (Science)
อ้างอิง: Iflscience, Science
Good post. I learn something totally new and challenging on blogs I stumbleupon on a daily basis. Its always useful to read content from other authors and practice something from their websites.
If you want to obtain much from this article then you have to apply such strategies
to your won web site.
Hello, I think your website may be having browser compatibility issues.
Whenever I take a look at your website in Safari, it
looks fine but when opening in I.E., it’s got some overlapping issues.
I just wanted to give you a quick heads up! Apart from that, great
blog!