この発見はほとんどおまけのようなものだった。1980年代半ば、高温超伝導体を理解しようと競っていた研究者たちは、銅酸化物セラミックスの中で何か奇妙なことに気づいた。材料が超伝導を起こすには温度が高すぎる場合、それらは通常の金属のようにも振る舞わなかった。その電気抵抗は温度とともに完全な直線で上昇し、曲率も plateau も偏差もなかった。40年経った今でも、物理学者たちはその説明に苦闘している。
「地獄からの導体」と、故理論物理学者ジョセフ・ポルチンスキーは呼んだ。
通常の金属は予測可能なパターンに従う。温度が下がると抵抗はT²で減少し、これは準粒子と呼ばれるビリヤード玉のような明確に定義された実体として振る舞う電子の数学に従う。この描像は1950年代にレフ・ランダウによって発展させられ、現代エレクトロニクスの基盤を形成している。「エレクトロニクス産業全体：あなたのポケットの中のiPhoneを含めて：はこの理論の成功に基づいている」と、ハーバード大学の理論家スビール・サッチデフは言う。
ストレンジメタルはその基盤を打ち破る。それらの抵抗は温度自体に比例し（R ∝ T）、その直線性は非常に顕著で持続的であるため、40年にわたる実験的および理論的研究を経ても説明を拒んでいる。
ショットノイズの手がかり
画期的な成果は驚くほど単純な測定からもたらされた。2023年、ライス大学のダグ・ネイテルソングループは、YbRh₂Si₂と呼ばれる重いフェルミオン系ストレンジメタルのナノワイヤを作製し、その量子電荷ゆらぎ（ショットノイズとして知られる微弱な電気的パチパチ音）を測定した。従来の金属線を個々の電荷が一つずつ流れると、ノイズはファノ因子（ノイズ対電流比）1/3の予測可能なパターンに従う。YbRh₂Si₂では、ファノ因子はその値をはるかに下回って抑制されていた。
「これはおそらく、準粒子が明確に定義されたものではないか、そもそも存在せず、電荷がより複雑な方法で移動しているという証拠かもしれません」とネイテルソンはNew Scientistに語った。「電荷が集団的にどのように移動できるかを語るための適切な語彙を見つけなければなりません。」
Wang、Setty、Sur、Chen、Paschen、Natelson、およびQimiao Siによる理論的研究（Phys. Rev. Research 6, L042045, 2024）は、強く相関したフェルミ液体でも√3/4（約0.433）のファノ因子を生じるはずであることを示した。観測された抑制はそれよりも有意に小さく、準粒子の同一性の実際の喪失が必要だった。
量子スープ像
ストレンジメタルの中で電気が個々の粒子状実体によって運ばれていないとしたら、それは何なのか？ 浮现しつつある描像は量子スープのようなもの、明確に定義された構成部分を持たない液体のような電荷の流れである。ショットノイズ実験用のYbRh₂Si₂結晶を提供したウィーン工科大学のシルケ・パッシェンは、自身の心的モデルが変わったと語る。「それは実際には非常に制御されたものです。静かな場所です」と彼女はストレンジメタル状態について語った。
支持する証拠は複数の方向から来ている。2026年、ブリストル大学のスティーブン・ヘイデンチームはラザフォード・アップルトン研究所で中性子ビームを使用してストレンジメタル中の電子スピンゆらぎを測定し、スピンゆらぎが温度と連動して加速・減速することを発見した。これは線形抵抗のゆらぎベースの説明に対する強力な証拠である。この研究はスビール・サッチデフを含む共著者とともにNature Communicationsに発表された。
イリノイ大学のピーター・アバモンテは、電子銃でストレンジメタルの電荷密度を研究しており、その振る舞いを奇妙だと表現する。「その系で行える測定で、中にいくつの電子がいるかを教えてくれるものはありません。それらは本当に非常に奇妙な方法で振る舞うのです。」
SYK接続
理論面では、1990年代の奇妙なモデルが中心的な位置を占めるようになった。1993年、サッチデフとJinwu Yeは、すべての電子が他のすべての電子に接続する単純化された量子ドットをモデル化した。空間構造も幾何学もない。結果：電気的擾乱は温度に比例する速度で減衰し、通常理解されるような粒子や空間が存在しないにもかかわらずである。このモデルは最初はおもちゃとして退けられたが、2015年にカリフォルニア工科大学のアレクセイ・キタエフが、ほぼ同一のモデル（現在はサッチデフ-イェ-キタエフ（SYK）モデルと呼ばれる）がホログラフィック原理を通じてストレンジメタルの振る舞いをブラックホール物理学に結びつけることを示した。
「まるで足元の敷物が引き抜かれるようなものです」とサッチデフは語った。
SYKモデルは急進的な予測を行う。抵抗が温度とともに線形に上昇するのは、電流が運動量を失う速度が温度とプランク定数（材料の化学的性質ではなく、基本定数）のみに依存するからである。もしこれが正しければ、一部の材料における電気は、銅線からシリコンチップまですべてを説明するおなじみの準粒子相互作用ではなく、普遍的な量子速度限界によって支配されていることを意味する。
その意味
ストレンジメタルは現在、少なくとも5つの異なる材料群で観測されている。銅酸化物（1980年代）、鉄系砒素化合物（2009年、ルイ・タイユフェルグループ）、ねじれたグラフェン層（2019年、アンドレア・ヤングとコーリー・ディーン）、ニッケル酸化物（2023年、ハロルド・ホァンググループ）、そしてYbRh₂Si₂のような重いフェルミオン化合物である。この現象は普遍的であり、特定の化学的性質に依存しないように見え、特定の材料の exotic な性質ではなく、量子物質の基本的原理を反映していることを示唆している。
もし準粒子像がこれらの材料で放棄されなければならないなら、その影響は凝縮系物理学をはるかに超えて広がる。SYKモデルのブラックホール熱力学および量子重力との接続は、ストレンジメタルが物理学者が粒子加速器や重力波検出器で研究しているのと同じ量子現実の深い構造を探査している可能性を示唆している。
「地獄からの導体でした」とポルチンスキーは語った。40年を経て、それはついに物理学に電気のルールを書き換えさせる導体になるかもしれない。
翻訳：雅子
出典
1. New Scientist, “The strange metals forcing us to rethink how electricity really works” (2026年7月7日). https://www.newscientist.com/article/2531747-the-strange-metals-forcing-us-to-rethink-how-electricity-really-works/
2. Chen, L. et al., “Shot noise in a strange metal”, Science 382, 907-911 (2023). DOI: 10.1126/science.abq6100
3. Wang, C. et al., “Shot noise and universal Fano factor”, Phys. Rev. Research 6, L042045 (2024). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.6.L042045
4. Radaelli, G. et al., “Critical spin fluctuations across the superconducting dome”, Nature Communications 17, 4564 (2026).
5. Sachdev, S. & Ye, J., “Universal quantum fluctuations in a strongly correlated system”, Phys. Rev. Lett. 70, 3339 (1993). DOI: 10.1103/PhysRevLett.70.3339