При помощи ультрахолодных атомов исследователи Гейдельбергского университета обнаружили экзотическое состояние материи, в котором конституентные частицы соединяются в пары, когда их ограничивают до двух измерений. Это открытие может привести к интересным применениям феномена сверхпроводимости.
Сверхпроводники — это материалы, которые, будучи охлажденными до определенных критических температур, проводят электричество безо всякого сопротивления. При этом наука до сих пор плохо понимает наиболее привлекательный класс материалов с поразительно высокими температурами сверхпроводимости.
«На Западе прекратят пить алкоголь и перейдут на безвредный алкосинт»
Мнения
Однако, эксперименты подтверждают, что для того чтобы добиться сверхпроводимости, должны соединиться в пары частицы фермионы. Более того, исследование показало, что материалы, которые становятся сверхпроводящими при относительно высоких температурах, обладают слоистой структурой. Это значит, что электроны могут двигаться только в двух измерениях. «Чего мы до сих пор не поняли, так это то, как взаимодействие спаривания и размерности приводит к повышению критических температур», — говорит Селим Йохим, руководитель проекта.
Для того чтобы ответить на этот вопрос, ученые провели эксперимент, в котором заключили газ, состоящий из ультрахолодных атомов, в двухмерные ловушки, созданные сфокусированными лазерными лучами. При помощи радиочастотной спектроскопии, они измерили ответ атомов на радиоволновый импульс. Он позволил им понять, были ли эти частицы спарены и каким образом. Также ученые измеряли различную силу взаимодействий между фермионами.
В ходе эксперимента они обнаружили экзотическое состояние материи. Теоретически, фермионы со слабым взаимодействием должны спариваться при температуре, при которой становятся сверхпроводящими. Однако, когда исследователи увеличили взаимодействие между фермионами, они обнаружили, что спаривание происходит при температурах, в несколько раз выше критической.
В дальнейших планах немецких ученых — создание атом за атомом небольших систем, на примере которых они смогут лучше понять этот феномен, сообщает Phys.org.
Ровно два слоя графена смогут остановить пулю
Идеи
Теоретическую возможность существования фермионов нового типа предсказали в прошлом году ученые Принстонского университета. Они изучили поведение этих новых фермионов в семействе материалов, известных как топологические диэлектрики, которые были открыты в середине 2000-х и с тех пор остаются одной из наиболее перспективных областей исследования в квантовой физике.