Международная группа физиков установила, что электрическое сопротивление, возникающее при столкновении частиц, не может расти бесконечно и имеет верхний предел. К такому выводу пришли учёные из Университета Торонто, Высшей нормальной школы в Париже и Лихайского университета в Пенсильвании. Результаты их исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
В своём эксперименте физики изучали поведение атомов калия, охлаждённых почти до абсолютного нуля. Чтобы смоделировать движение электронов в твёрдом теле в строго контролируемых условиях, они использовали оптическую решётку – световую структуру, которая захватывает атомы. Такой подход позволил воссоздать экстремальные состояния, недостижимые для обычных материалов, и изолированно изучить эффект от столкновений частиц.
Исследователи постепенно увеличивали частоту столкновений между атомами и наблюдали, что сопротивление в системе сначала росло. Однако после достижения определённой интенсивности взаимодействий его рост прекратился и вышел на плато. Учёные объясняют это квантовым эффектом: атомы размером в несколько нанометров сталкивались так, будто их эффективный размер был значительно больше. Это и приводило к более частым соударениям до момента насыщения.
Открытие даёт более точное представление о том, как формируется сопротивление на микроскопическом уровне, особенно в металлах с низкой плотностью носителей заряда. Оно также может помочь в изучении квантовых материалов и так называемых сильно коррелированных систем, где частицы взаимодействуют сложным образом. Электрическое сопротивление – фундаментальное свойство, которое приводит к потерям энергии в виде тепла, например, в линиях электропередачи.
