antony_w (antony_w) wrote,
antony_w
antony_w

Categories:

Исследователи обнаружили новый тип сверхпроводника



До сих пор сверхпроводящие материалы были двух типов: с s-волнами и d-волнами. Теперь исследователи из Корнелла во главе с Брэдом Рамшоу, доцентом Dick & Dale Reis Johnson в Колледже искусств и наук, открыли возможный третий тип — g-волну. Их статья была опубликована в журнале Nature Physics.

Электроны в сверхпроводниках движутся вместе в так называемых куперовских парах. Это «спаривание» наделяет сверхпроводники их самым известным свойством — отсутствием электрического сопротивления. Для создания сопротивления куперовские пары должны быть разорваны, а это требует энергии.

В s-волновых сверхпроводниках — обычно в таких материалах, таких как свинец, олово и ртуть — куперовские пары состоят из одного электрона, направленного вверх, а другого — вниз, причем оба движутся друг к другу «лицом» без чистого углового момента. В последние десятилетия новый класс экзотических материалов продемонстрировал так называемую d-волновую сверхпроводимость, при которой куперовские пары имеют два кванта углового момента.

Физики выдвинули теорию о существовании третьего типа сверхпроводника между этими двумя так называемыми «синглетными» состояниями: p-волновой сверхпроводник с одним квантом углового момента и спариванием электронов с параллельными, а не антипараллельными спинами. Этот спин-триплетный сверхпроводник станет крупным прорывом в квантовых вычислениях, поскольку его можно использовать для создания майорановских фермионов — уникальной частицы, которая сама по себе является античастицей.

На протяжении более 20 лет одним из ведущих кандидатов на роль сверхпроводника с p-волнами был рутенат стронция (Sr2RuO4).

Рамшоу и его команда решили раз и навсегда определить, является ли рутенат стронция столь востребованным сверхпроводником с p-волной. Используя резонансную ультразвуковую спектроскопию высокого разрешения, они обнаружили, что этот материал потенциально является совершенно новым типом сверхпроводника: g-волной.

Как и в предыдущих проектах, Рамшоу и Гош использовали резонансную ультразвуковую спектроскопию для изучения свойств симметрии сверхпроводимости в кристалле рутената стронция, который был выращен сотрудниками из Института химической физики твердого тела Макса Планка в Германии.

Однако, в отличие от предыдущих попыток, Рамшоу и Гош столкнулись с серьезной проблемой при проведении эксперимента.

«Охладить резонансный ультразвук до 1 кельвина (минус -272,15 по Цельсию) сложно, и для этого нам пришлось построить совершенно новый аппарат», — объясняет Гош.

С помощью новой установки команда Корнелла измерила реакцию упругих констант кристалла — по сути, скорость звука в материале — на различные звуковые волны, когда материал охлаждается за счет сверхпроводящего перехода до 1,4 кельвина (-271,75 °C).

«Это, безусловно, самые точные данные резонансной ультразвуковой спектроскопии, когда-либо полученные при таких низких температурах», — заявил Рэмшоу.

Основываясь на данных, ученые определили, что рутенат стронция — это то, что как раз называют двухкомпонентным сверхпроводником. Это значит, что способ связывания электронов настолько сложен, что его нельзя описать одним числом; ему тоже нужно направление.

В предыдущих исследованиях использовалась спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), чтобы сузить возможности того, каким волновым материалом может быть рутенат стронция, эффективно исключив p-волну как вариант. Определив, что материал был двухкомпонентным, команда Рамшоу не только подтвердила эти выводы, но также показала, что рутенат стронция не является обычным s- или d-волновым сверхпроводником.

Теперь исследователи могут использовать эту технику для изучения других материалов, чтобы выяснить, являются ли они потенциальными кандидатами на p-волну.

Tags: сверхпроводник
Subscribe

Posts from This Journal “сверхпроводник” Tag

promo antony_w august 17, 2014 11:48 18
Buy for 10 tokens
Есть блог, в котором написано много постов про роботов: ссылка И там есть несколько статей о замене рабочих мест человека роботами: Уже к 2018 году роботы отберут у человека часть профессий Рабский труд без зарплаты Армия роботов: зачем она нужна обильной людьми Поднебесной и кому может…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment