"Дыхание из ничего" дает новый взгляд на сверхпроводимость

Нулевое электрическое сопротивление при комнатной температуре? Материал с таким свойством, т.е. сверхпроводник при комнатной температуре, может революционизировать систему передачи энергии.

Но до сих пор происхождение сверхпроводимости при высокой температуре понято не полностью. Ученые из Университета Гамбурга и Кластера передового опыта "CUI: Advanced Imaging of Matter" впервые преуспели в наблюдении убедительных доказательств сверхтекучести в центральной модельной системе - двухмерном газовом облаке. Ученые сообщают о своих экспериментах в журнале Science, которые позволяют исследовать ключевые вопросы высокотемпературной сверхпроводимости в очень хорошо управляемой модельной системе.

Моделирование сверхпроводимости

Есть вещи, которые не должны происходить. Например, вода не может течь из одного стакана в другой через стеклянную стену. Удивительно, но квантовая механика позволяет это, при условии, что барьер между двумя жидкостями достаточно тонкий. Благодаря квантово-механическому туннельному эффекту, частицы могут проникать через барьер, даже если барьер выше уровня жидкостей. Еще более примечательно, что этот ток может протекать даже тогда, когда уровень с обеих сторон одинаков или ток должен протекать слегка в гору. Для этого, однако, жидкости с обеих сторон должны быть сверхтекучими, т.е. они должны быть в состоянии течь через препятствия без трения.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Это поразительное явление было предсказано Брайаном Джозефсоном во время написания докторской диссертации, и оно настолько фундаментально, что за это ему была присуждена Нобелевская премия. Течение движется только волновой природой сверхтекучей жидкости и может, среди прочего, гарантировать, что сверхтекучая жидкость начнет колебаться туда-сюда между двумя сторонами - явление, известное под названием "Джозефсоновские колебания".

Эффект Джозефсона впервые наблюдался в 1962 году между двумя сверхпроводниками. В эксперименте - по прямой аналогии с потоком воды без разницы в уровне - электрический ток мог протекать через туннельный контакт без приложенного напряжения. Этим открытием было получено впечатляющее доказательство того, что волновая природа материи в сверхпроводниках может наблюдаться даже на макроскопическом уровне.

Теперь впервые ученым из группы профессора Хеннинга Морица удалось наблюдать колебания Джозефсона в двумерном (2-D) газе Ферми. Эти газы Ферми состоят из "дыхания ничего", а именно газового облака, состоящего всего из нескольких тысяч атомов. Если их охладить до нескольких миллионных долей градуса выше абсолютного нуля, они становятся сверхтекучими. Теперь они могут быть использованы для изучения сверхтекучести, в которой частицы сильно взаимодействуют друг с другом и живут только в двух измерениях - комбинации, которая, кажется, является основной для высокотемпературной сверхпроводимости, но которая до сих пор еще до конца не изучена.

"Мы были поражены тем, насколько отчетливо были видны колебания Джозефсона в нашем эксперименте. Это наглядное свидетельство фазовой когерентности в нашем сверххолодном 2-D газе Ферми", - говорит первый автор Никлас Луик. "Высокая степень контроля над нашей системой также позволила нам измерить критический ток, при котором сверхтекучесть нарушается".

Этот прорыв открывает для нас много новых возможностей для понимания природы сильно связанных 2-D сверхтекучих жидкостей", - говорит профессор Мориц, - "Они имеют огромное значение в современной физике, но очень трудно поддаются теоретическому моделированию". Мы рады внести свой вклад в лучшее понимание этих квантовых систем с помощью нашего эксперимента". 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