Ученые обосновали существование экзотичного сверхпроводящего состояния

    Группа ученых из Вуза Брауна предоставила новейшие подтверждения экзотичного сверхпроводящего состояния, в первый раз предсказанного полста лет обратно, которое может появиться, когда сверхпроводник подвергается действию мощного магнитного поля. Магнетизм разбивает электрические нескольких Купера, что в собственную очередь обеспечивает сверхпроводимость. Крайнее изучение демонстрирует, что эти неспаренные электроны собираются в дискретные линии вдоль сверхпроводящего материала. Эти линии остаются сверхпроводящими.

    Ученые обосновали существование экзотичного сверхпроводящего состояния

    Сверхпроводники и магнитные поля, обычно, и не дружат. Однако группа ученых обосновала, что при действии массивного магнитного поля сверхпроводник может изъявить экзотичное сверхпроводящее состояние. В первый раз о этом заговорили гораздо пятьдесят годов назад.

    «Понадобилось 50 лет, дабы отобразить, что это же явление вправду имеет пространство, — пишет Phys.org со слов Весны Митрович, ведущего доктора физики, который управлял работой. — Мы обусловили микроскопичную природу сего экзотичного квантового состояния материи».

    Изучение существовало размещено в Nature Physics.

    Сверхпроводимость — способность проводить электронный ток без сопротивления — находится в зависимости от формирования сдвоенных электронов, заведомых как только куперовские нескольких (по имени Леона Купера, физика из Вуза Брауна, который получил Нобелевскую премию за выявление сего парадокса). В всегдашнем проводнике электроны «дребезжат» по всей структуре материала, что образовывает сопротивление. Однако куперовские нескольких едут согласованно таким макаром, что это же держит них от суеты и дозволяет путешествовать без сопротивления.

    Магнитные поля — неприятель куперовских пар. Для тамошнего дабы сформировать пару, электроны обязаны быть обратными по качеству спина. Привычно сверхпроводящий материал владеет приблизительно равным количеством электронов с конкретным спином, потому у каждого из их существуют «партнер по танцу». Мощное магнитное поле может крутить спины электронов «сверху вниз», тем нарушая баланс.

    Ученые обосновали существование экзотичного сверхпроводящего состояния

    «Вопрос в фолиант, что происходит, когда у нас все больше электронов с одним спином, ежели остальных? — говорит Митрович. — Что происходит с теми самыми, у каких нет нескольких? Можем ли мы образовать сверхпроводящее состояние при этаких критериях, и как только оно будет высмотреть тогда-то?».

    В 1964 году физики представили, что сверхпроводимость вправду может сохраняться в конкретных типах материалов при магнитном поле. В базу догадки легло то, что электроны собираются в дискретные линии либо ленты по всему сверхпроводящему материалу. Эти линии будут стандартными проводниками, в то время как только остальная часть материала будет сверхпроводящей. Этакое состояние приобрело заглавие FFLO (аббревиатура фамилий теоретиков Питера Фульде, Ричарда Феррелла, Анатолия Ларкина и Юрия Овчинникова, кои представили его существование).

    Дабы обследовать это же явление, Митрович и ее команда приименяли органический сверхпроводник со трудным заглавием k-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2. Этот материал состоит из сверхтонких листов, сложенных друг на друга, и конкретно он проявляет состояние FFLO.

    Опосля внедрения массивного магнитного поля к материалу, Митрович и ее сотрудники из Французской государственной лаборатории больших магнитных полей в Гренобле обследовали его характеристики при помощи ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

    Ученые нашли регионы по всему материалу, в каких собрались беспарные электроны с верхним спином. Эти «поляризованные» электроны ведут себя «как мизерные крупицы, затурканные в коробку», разговаривает Митрович, и образуют эдак именуемые связанные состояния Андреева.

    «Что броско в этих связанных состояниях, эдак это же то, что они дозволяют проводить сверхтоки сквозь несверхпроводящие регионы, — разговаривает Митрович. — Таким макаром, ток может проходить без сопротивления сквозь весь материал в этаком сверхпроводящем состоянии».

    В течение почти всех лет экспериментаторы пробовали предоставить убедительные подтверждения существования FFLO, однако все бесполезно. Митрович и ее коллеги предприняли несколько алогичных попыток, дабы достигнуть фуррора. А именно, обследовали материал при еще наиболее высочайшей температуре, чем нужно для квантовых тестов.

    «Обычно для наблюдения квантовых состояний для вас востребован наибольший холод, который ограничит термическое движение, — разговаривает Митрович. — Но методом увеличения температуры мы прирастили энергетическое окно, в которое сумел заглянуть наш зонд ЯМР и определить разыскиваемое нами состояние. Это же был прорыв».

    Новое осознание тамошнего, что происходит, когда спин собрания электронов становится неравным, может иметь последствия не совсем только для сверхпроводимости, полагает Митрович.

    Оно может посодействовать астрофизикам осознать пульсары — плотно упакованные нейтронные суперзвезды, кои, как только считают, являются сразу сверхпроводящими и владеют мощным магнитным полем. А также оно может иметь отношение к спинтронике, области механизмов, кои ишачят на базе электрического спина, а уж и не заряда; в большей степени они образовываются из слоистых ферромагнитных сверхпроводящих структур.

    «На самом деле, наша работа получается за рамки неурядиц сверхпроводимости, — разговаривает Митрович. — Она имеет значение для разъяснения остальных вещей во Вселенной, включая поведение плотных кварков, частиц, кои составляют атомные ядра».