Лента TH Новости Глобальные вызовы



Ученые продвинулись в понимании причин сверхпроводимости

∴ 218

Точно измеряя энтропию золотого сплава цериевой меди с электронными свойствами перегородки, охлажденными до почти абсолютного нуля, физики Германии и США получили новые данные о возможных причинах высокотемпературной сверхпроводимости и подобных явлениях.

Bulb Lightbulb Energy Light Bulb Electricity Light

Экспериментальное исследование проводил Гильберт фон Лёнейсен из Технологического института Карлсруэ в Карлсруэ, Германия. Команда Лёнейсена, в том числе ведущий автор исследования Кай Грубе, провела десятки экспериментов на сплаве из цериевой меди и золота. Изучая влияние напряжения или давления, применяемого в определенных направлениях, и делая материал очень холодным, команда тонко меняла расстояние между атомами в кристаллических металлических соединениях и таким образом изменяла их электронные свойства.

Эта демонстрация обеспечивает основу для лучшего понимания того, как возникают новые виды поведения, такие как высокотемпературная сверхпроводимость, когда некоторые виды материалов охлаждаются до квантовой критической точки.физик Райсского университета, соавтор нового исследования, Квимайо Си

Цериевые сплавы золота и меди являются «тяжелыми фермионами», одним из нескольких типов квантовых материалов, которые проявляют экзотические электронные свойства при очень низких температурах. Наиболее известными из них являются высокотемпературные сверхпроводники, названные так по их способности проводить электрический ток с нулевым сопротивлением при температурах, значительно превышающих температуры традиционных сверхпроводников. Тяжелые фермионы проявляют другую странность: их электроны оказываются в сотни раз более массивными, чем нормальные, и, что не менее необычно, эффективная масса электрона, по-видимому, сильно изменяется по мере изменения температуры.

Эти странные поведения бросают вызов традиционным физическим теориям. Они также происходят при очень низких температурах и возникают, когда материалы настраиваются на «квантовый фазовый переход» – переход из одного состояния в другое, как таяние льда. В 2001 году Си и его коллеги предложили новую теорию: в квантовой критической точке электроны колеблются между двумя совершенно разными квантовыми состояниями, настолько, что их эффективная масса становится бесконечно большой. Теория предсказывала определенные контрольные признаки, при приближении к квантовой критической точке, и Си работал с экспериментальными физиками в течение последних 16 лет, чтобы накопить доказательства в поддержку теории.

Пока что, теория подтверждается. Это дает возможность использовать данный сплав для создания новых типов процессоров и сверхпроводников.

Филипп Дончев