Исследователи продемонстрировали сверхпроводник, который ранее считался невозможным

Сверхпроводимость - это явление, при котором электрическая цепь теряет свое сопротивление и становится чрезвычайно эффективной при определенных условиях.

Существуют различные способы, при которых это может произойти, которые считались несовместимыми. Впервые исследователи обнаружили мост между двумя из этих способов достижения сверхпроводимости. Это новое открытие могло бы привести к более общему пониманию явления, а в один прекрасный день - к его применению.

БЭК - это уникальное состояние вещества

Известны три состояния материи: твердое, жидкое и газовое. Существует четвертое состояние материи, называемое плазмой, которое похоже на газ, который так нагрелся, что все составляющие его атомы распались, оставив за собой сверхгорячую путаницу субатомных частиц. Но есть пятое состояние вещества на совершенно противоположном конце термометра, известное как конденсат Бозе-Эйнштейна (БЭК).

Подписывайтесь на наш youtube канал!

"БЭК - это уникальное состояние вещества, так как оно состоит не из частиц, а из волн", - говорит доцент Козо Окадзаки из Института физики твердого тела Токийского университета. "По мере того, как они охлаждаются до почти абсолютного нуля, атомы определенных материалов размазываются над космосом. Это размазывание увеличивается до тех пор, пока атомы - теперь больше похожие на волны, чем на частицы - не станут неотличимыми друг от друга. Получающаяся материя ведет себя как единое целое с новыми свойствами, которых не хватало предыдущим твердым, жидким или газовым состояниям, такими как сверхпроводимость. До недавнего времени сверхпроводящие БЭС были чисто теоретическими, но теперь мы продемонстрировали это в лаборатории с помощью нового материала на основе железа и селена (неметаллический элемент)".

Впервые экспериментально подтверждена работа БЭС в качестве сверхпроводника, однако сверхпроводимость может быть вызвана и другими проявлениями материи или режимами. Режим Бардина-Купера-Шриффера (БКШ) представляет собой такое расположение материи, что при охлаждении до почти абсолютного нуля составляющие атомы замедляются и выстраиваются в линию вверх, что позволяет электронам легче проходить через нее. Это эффективно сводит электрическое сопротивление таких материалов к нулю. Как БЭС, так и БКШ требуют условий замораживания-охлаждения, и оба подразумевают замедление работы атомов. Но в остальном эти режимы совершенно разные. Долгое время исследователи считали, что более общего понимания сверхпроводимости можно достичь, если обнаружить, что эти режимы каким-то образом пересекаются.

"Демонстрация сверхпроводимости БЭС была средством достижения цели; мы действительно надеялись исследовать пересечение БЭС и БКШ", - сказал Окадзаки. Это было чрезвычайно сложно, но наш уникальный аппарат и метод наблюдения подтвердили это - плавный переход между этими режимами". И это намекает на более общую теорию, лежащую в основе сверхпроводимости. Это захватывающее время для работы в этой области".

Оказаки и его команда использовали метод сверхнизкотемпературной и высокоэнергетической лазерной фотоэмиссионной спектроскопии для наблюдения за поведением электронов при переходе материала из БЭС в БКШ. Электроны ведут себя по-разному в обоих режимах, и изменение между ними помогает заполнить некоторые пробелы в общей картине сверхпроводимости.

Однако сверхпроводимость - это не просто лабораторное любопытство; сверхпроводящие устройства, такие как электромагниты, уже используются в различных областях, одним из таких примеров является Большой адронный коллайдер, крупнейший в мире ускоритель частиц. Однако, как объяснялось выше, они требуют сверхнизких температур, которые запрещают разработку сверхпроводящих устройств, которые мы могли бы ожидать каждый день. Поэтому неудивительно, что существует большой интерес к поиску путей формирования сверхпроводников при более высоких температурах, возможно, в один прекрасный день даже при комнатной температуре.

"Имея неопровержимые доказательства сверхпроводимости БЭС, я думаю, это побудит других исследователей исследовать сверхпроводимость при все более и более высоких температурах", - сказал Окадзаки. "Пока это может звучать как научная фантастика, но если сверхпроводимость может происходить при комнатной температуре, то наша способность вырабатывать энергию будет значительно возрастать, и наши энергетические потребности будут уменьшаться". опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet