Вважалося, що це неможливо: фізики виявили нові властивості надпровідників

Фізики виявили, що електрони об'єднуються в пари так, як вони це роблять у надпровідних матеріалах, у несподіваному матеріалі, за вищою температурою, за якої подібні матеріали допускають існування надпровідності. Результати дослідження опубліковані в журналі Science, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Надпровідність описує спосіб переміщення електронів через матеріал без будь-якого опору і подальшої втрати енергії. Це явище можна спостерігати в різних матеріалах. Але надпровідність виникає тільки за надзвичайно низьких температур, близьких до абсолютного нуля (-273,15 градуса Цельсія) і з дуже високим тиском.

Фізики у своєму дослідженні використовували кристал на основі міді, або купрат, що має назву оксид неодиму, церію та міді. За низьких температур кристал проявляє надпровідність, але за більш високих температур він стає більш стійким до надпровідності.

Щоб виникла надпровідність, електрони повинні заплутати свою квантову ідентичність і перетворитися на куперівські пари. Звичайні надпровідники, які проявляють надпровідність за температури нижче мінус 248 градусів Цельсія, заплутують свої електрони за допомогою коливань у базовому матеріалі.

Купрати — це незвичайні надпровідники, які проявляють надпровідність при температурах до мінус 143 градуси Цельсія. Фізики вважають, що існує інший механізм, який відповідає за спарювання електронів у цих матеріалах, але точний процес все ще не зовсім зрозумілий.

Оксид неодиму, церію і міді, який вивчали вчені, схожий на звичайний надпровідник тим, що він не проявляє надпровідності за температури, вищої за мінус 248 градусів Цельсія. Коли електрони заплутуються, вони менш стійкі до викиду з матеріалу при підвищенні температури. Тобто матеріал втрачає енергію з меншою швидкістю. Це відомо, як розрив спарювання.

Фізики спостерігали, як їхній матеріал зберігає більше енергії за температур до мінус 133 градуси Цельсія, а це набагато вище за температуру переходу надпровідності в мінус 248 градусів Цельсія. Це говорить про те, що електрони утворюють куперівські пари за досить високих температур.

Поки що не зрозуміло, що викликає спарювання електронів. І конкретний матеріал може не бути тим, який приведе вчених до створення надпровідників, що працюють при кімнатній температурі і при звичайному тиску. Але це відкриття є важливим кроком на шляху до цього.

Надпровідність за кімнатної температури — це мрія фізиків. Уявіть собі 100-відсоткову енергоефективність, яка дозволила б створювати нові технології та матеріали. Тож спостереження деяких особливостей надпровідності у високотемпературних матеріалах є гарним початком для створення більш ефективних надпровідників майбутнього.

Хоча електрони в матеріалі не досягли потоку без опору, їхнє об'єднання в пари є критично важливим кроком, необхідним для його виникнення. За словами вчених, якщо вдасться знайти новий метод синхронізації пар електронів, то це допоможе створити надпровідники з вищою температурою.

Як уже писав Фокус, американські вчені здійснили прорив у квантовій фізиці, змусивши ширяти крихітні алмази та обертатися у вакуумі з неймовірною швидкістю 1,2 мільярда обертів на хвилину. Результати можуть зіграти вирішальну роль у дослідженні складного взаємозв'язку між квантовою механікою і гравітацією.

Також Фокус писав про те, що астрономи виявили дивний об'єкт, що летить космосом зі швидкістю 2 млн км/год. Об'єкт CWISE J1249 являє собою загадку. Він має деякі унікальні властивості, рухається дуже швидко і може полетіти з Чумацького Шляху.