Новый эксперимент дал возможность изучить, как ведут себя пары атомов в условиях сверхпроводимости. Представляем результаты работы физиков и перспективы создания новых материалов.
Ученые впервые смогли непосредственно наблюдать квантовые эффекты, лежащие в основе сверхпроводимости, — состояния, при котором электрический ток протекает без сопротивления благодаря образованию пар электронов. Однако результаты оказались неожиданными: пары атомов в эксперименте двигались не независимо, а скоординированно, что не соответствует классической теории, сообщает ScienceDaily.
В процессе исследования международная команда специалистов применяла специально подготовленный ферми-газ — облако атомов, охлажденных почти до абсолютного нуля. В данной системе атомы ведут себя так же, как электроны, что позволяет моделировать сверхпроводимость в контролируемых условиях.
После формирования пар атомов, исследователи обнаружили, что их движение не случайно: положение каждой пары зависело от соседних. Это противоречит 70-летней теории Бардина-Купера-Шриффера (БКШ), за которую была вручена Нобелевская премия и которая предполагает, что пары действуют независимо.
«Наш эксперимент показал, что в этой теории чего-то качественно не хватает», — отмечает руководитель исследования Тарик Йефсах из Лаборатории Кастлера Бросселя во Французском национальном центре научных исследований (CNRS).
Сверхпроводимость — ключ к созданию энергоэффективных электросетей и электроники. Однако пока она возможна лишь при экстремально низких температурах. Классическая теория БКШ объясняет, как электроны образуют пары, но не описывает их взаимодействие между собой. С помощью новой методики визуализации ученые смогли получить снимки парных атомов лития. Выяснилось, что пары располагаются не хаотично, а поддерживают определенное расстояние друг от друга, как танцоры на паркете, избегая столкновений. Квантовое моделирование подтвердило эти наблюдения.
Результаты исследования углубляют понимание природы сверхпроводимости и могут приблизить ученых к созданию материалов, функционирующих при комнатной температуре. Это откроет путь к революции в передаче энергии и вычислительной технике. «Понимая этот простой случай, мы можем усовершенствовать наши инструменты для изучения более сложных систем», — заключает соавтор работы Шивэй Чжан из Института Флэтайрон.
Фото: hi-tech.mail.ru