Сверхпроводимость при комнатной температуре открыла бы дорогу потрясающим инновациям, но, увы, сам феномен ученые не могут полностью объяснить до сих пор. Группа физиков из Стэнфорда совершила новое открытие в этой области.
С 1957 известно, что сверхпроводимость вызывается электронами, образующими пары, которые могут беспрепятственно двигаться сквозь кристалл. Это происходит только при крайне низких температурах: сильно упрощая, можно представить, что проводник "замерзает" и стабилизируется настолько, что не мешает движению электронов сквозь кристаллическую решетку. Температуру, где это свойство пропадает, называют критической, но именно эту популярную концепцию "атакует" новое исследование команды из Стэнфорда.
Они обратили внимание на то, что и выше этого значения сверхпроводники ведут себя странно. В металлической фазе электроны ведут себя не как независимые частицы, как в нормальных металлах, а как группы, пишет Phys.org.
Помимо температуры важна также присадка. Она позволяет менять число свободных носителей заряда, что воздействует на свойства материала. При относительно теплых температурах переход между нормальным и странным состоянием металла происходит, когда процент присадки равняется 19 – 20%. Стэнфордские ученые заметили, что в этот момент распределение электронов резко меняется. В этом нет ничего удивительного – то же самое происходит, например, когда кипящая вода переходит из жидкой фазы в газообразную – ее плотность совершает гигантский скачок.
Странность в том, что в таком случае нарушение непрерывности исчезает, когда температура понижается – прерывность сглаживается, а свойства материала внезапно начинают меняться.
«Согласно общему физическому принципу, нарушение непрерывности при высоких температурах должно вылиться в прерывистый переход при низкой температуре, - пояснил Ян Заанен, теоретик в команде физиков-экспериментаторов. - Тот факт, что этого не произошло, противоречит любым известным вычислениям. Вся теоретическая база нас подвела».
Также это означает, что так называемый квантовый критический переход, наиболее популярное объяснение, можно выбросить на свалку. По мнению ученых, все это указывает на то, что странное металлическое состояние – последствие квантовой запутанности. Следовательно, это поведение можно рассчитать только при помощи квантового компьютера.
«После тридцати лет накопились свидетельства, что сверхпроводимость при высоких критических температурах указывает на радикально новую форму материи, которая управляется последствиями квантовой запутанности в макроскопическом мире», - заявил физик-теоретик.