Пока весь научный мир вынужден стоять на ушах и опровергать распиаренное заявление об обнаружении сверхпроводимости при нормальных условиях, нестоящие исследования сверхпроводимости тихим сапом продолжаются!
Издание Physical Review Letters опубликовало статью, в которой описывается механизм формирования осциллирующей сверхпроводимости, известной как волны парной плотности. Это явление наблюдается в некоторых материалах, включая высокотемпературные сверхпроводники. Исследователи, такие как Луис Сантос, доцент кафедры физики Университета Эмори и старший автор исследования, специализируются на изучении взаимодействия квантовых материалов, таких как атомы, фотоны и электроны, и их поведение при низких температурах.
«Мы обнаружили, что структуры, известные как сингулярности Ван Хова, могут создавать модулирующие, колеблющиеся состояния сверхпроводимости », — говорит Луис Сантос. «Наша работа обеспечивает новую теоретическую основу для понимания возникновения такого поведения, явления, которое еще недостаточно изучено».
При нормальных температурах электроны в проводнике перемещаются независимо друг от друга и сталкиваются с другими частицами, что приводит к рассеиванию энергии. Однако при низких температурах электроны могут образовывать так называемые куперовские пары, которые движутся без сопротивления в электрическом поле. Это состояние называется сверхпроводимостью.
«Они образуют пары, которые связаны друг с другом в коллективное состояние, которое ведет себя как единое целое», — объясняет Сантос. «Вы можете думать о них как о солдатах в армии. Если они движутся изолированно, их легче остановить. Но когда они маршируют вместе, их гораздо труднее дестабилизировать. Это коллективное состояние несет поток надежным образом».
Сверхпроводимость имеет огромный потенциал для различных технологических применений. Например, сверхпроводящие магниты используются в аппаратах магнитно-резонансной томографии для медицинской диагностики. Также существуют поезда на магнитной подушке, основанные на сверхпроводящих магнитах, которые обеспечивают значительно большую силу и эффективность по сравнению с обычными электромагнитами. Большой адронный коллайдер, ускоритель частиц, также использует сверхпроводимость для своей работы.
Однако существуют материалы, которые обладают сверхпроводимостью при более высоких температурах, и исследователи пытаются понять, как эти свойства могут быть объяснены. Особый интерес вызывает осциллирующая сверхпроводимость, когда спаренные электроны "танцуют" волнами, меняя амплитуду. Исследования Сантоса и его коллег позволили понять механизм, который приводит к возникновению такой осциллирующей сверхпроводимости из сингулярностей Ван Хова.
«Одним из священных граалей физики является сверхпроводимость при комнатной температуре, которая достаточно практична для повседневных применений», — говорит Сантос. «Этот прорыв может изменить форму цивилизации».
Это открытие предоставляет экспериментаторам новые возможности для исследования и использования сверхпроводимости. Например, открытие новых материалов, обладающих осциллирующей сверхпроводимостью, что может привести к созданию более эффективных и передовых технологий в различных областях, от энергетики до медицины.
«Как физики-теоретики мы хотим иметь возможность предсказывать и классифицировать поведение, чтобы понять, как работает природа», — говорит Сантос. «Тогда мы можем начать задавать вопросы, имеющие технологическое значение».