Dans les métaux que nous connaissons, comme le cuivre, les électrons se déplacent presque indépendamment — comme des voitures sur une autoroute dégagée. La résistance provient de collisions rares, et on peut la décrire par des formules simples. Mais il existe toute une classe de matériaux — des céramiques cuprates au graphène torsadé — où, au-dessus de la température de transition supraconductrice, tout va de travers. Là, les électrons semblent pris dans l'heure de pointe : chacun bouscule l'autre, et le mouvement devient une cohue chaotique.
Cet état est appelé métal étrange. Sa résistance augmente linéairement avec la température, et le temps entre les collisions des électrons devient si court que la limite dite de Mott-Ioffe-Regel est violée — la frontière au-delà de laquelle la théorie habituelle des métaux cesse de fonctionner. Les auteurs de ce nouveau travail ont construit un modèle où le rôle clé n'est pas joué par les électrons eux-mêmes, mais par leur interaction avec les fluctuations quantiques — le frémissement de la « ride » de charge ou de spin. Ces fluctuations sont réparties dans l'espace de manière aléatoire, comme des aimants éparpillés sur une table.
Les calculs ont montré que dans un tel système, la résistance et la durée de vie de l'électron ne sont plus rigidement liées. La formule de Boltzmann, qui fonctionne dans les métaux ordinaires, est ici violée — comme si le temps passé dans un embouteillage ne dépendait plus du nombre de voitures. De plus, le modèle prédit la violation d'une autre relation universelle — entre la viscosité du fluide électronique et son entropie (mesure du désordre). Dans les fluides ordinaires, ce rapport a une limite inférieure, mais ici elle disparaît.
Ce travail n'est pas qu'une théorie abstraite. Il fournit une recette microscopique pour décrire les métaux incohérents quantiquement critiques, à partir desquels naît la supraconductivité lors du refroidissement. Comprendre la phase de métal étrange pourrait être la clé pour créer des supraconducteurs fonctionnant à température ambiante — des matériaux qui révolutionneraient le transport et la transmission de l'énergie.
La limite de Mott-Ioffe-Regel peut être imaginée comme une situation où le libre parcours moyen de l'électron devient plus petit que la distance entre les atomes. À ce moment, l'électron semble oublier où il se trouve — et l'image classique du mouvement s'effondre.
Dans le roman « Blindsight » de Peter Watts, la vie extraterrestre est construite sur des états conducteurs inhabituels où les lois habituelles de la physique du solide ne s'appliquent pas — rappelant un peu les métaux étranges.