Сегодня 01 июля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные разгадали одну из загадок сверхпроводимости

Открытию сверхпроводимости 8 апреля этого года исполнилось 113 лет. Почтенный возраст, но загадка явления так и не отгадана. Первая внятная теория сверхпроводимости была создана только в 1957 году, но через 50 лет снова пошли сюрпризы. Так, в 2009 году обнаруженная к тому времени высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП) подкинула новую задачу — в сверхпроводниках выше критической температуры обнаружился необъяснимый теорией энергетический зазор.

 Слева показан режим нормальной энергетической щели в ВТСП, справа положение электронов в режиме псевдощели. Источник изображения: Science

Слева показан режим нормальной энергетической щели в ВТСП, справа — положение электронов в режиме псевдощели. Источник изображения: Science

Полное понимание физики сверхпроводимости и ВТСП в частности позволит искать нужные материалы буквально с открытыми глазами, тогда как сейчас (и все предыдущие 113 лет) учёные движутся в основном наугад. Созданная полвека назад учёными Джоном Бардиным, Леоном Купером и Робертом Шриффером «теория БКШ» объясняет сверхпроводимость когерентным поведением пар электронов — так называемых куперовских пар. Это явление квантового порядка, что делает анализ и моделирование сверхпроводимости архисложной и едва ли выполнимой задачей. По крайней мере, так было до появления новой работы.

Группа учёных из Парижского политехнического института смогла разработать подход, который позволил бы моделировать поведение электронов и куперовских пар в ВТСП-материалах. По их словам, это прорыв, который трудно переоценить. Анализ вскрыл как минимум одну тайну, присущую ВТСП — как возникает в купратах (оксидах меди, обнаруживших сверхпроводимость в 1986 году) псевдощель. Это интересная и загадочная вещь, которой до сих пор не было внятного объяснения (были только две гипотезы).

В классических сверхпроводниках энергетическая щель, в которой из электронов образуются квантово запутанные куперовские пары, возникает при температуре ниже критической (когда сверхпроводимость становится возможной). Для случаев ВТСП энергетическая щель может возникать при температуре выше критической. Это означает, что сверхпроводимость может проявляться при высоких температурах, включая комнатные. Надо ли объяснять, что понимание физики явления сулит чудесные открытия? Но с точки зрения теории БКШ эта щель необъяснима, за что она стала называться псевдощелью. Учёные из Франции и Швейцарии теперь готовы объяснить, как и почему она возникает.

Для моделирования поведения электронов в ВТСП учёные воспользовались упрощённой моделью Хаббарда, к которой они применили статистический метод Монте-Карло. Модель Хаббарда представила электроны как пешки на шахматной доске, которые могут переходить с одной клетки на другую и выравниваются на ней (в материале) в зависимости от направления спина и даже могут располагаться на одной клетке в случае противоположно направленных спинов. Метод Монте-Карло позволил провести анализ всей «доски» единовременно, что приближает моделирование к естественному процессу.

Переход к режиму псевдощели моделирование представило как перестройку электронов на «шахматной доске» от полосовой упорядоченной структуры к пустотам, расположенным как бы в шахматном порядке. Как только исчезала черезполосица, материал приобретал свойства псевдощели.

«Наше открытие поможет учёным в их поисках сверхпроводимости при комнатной температуре, Святого Грааля физики конденсированных сред, который позволил бы передавать энергию без потерь, более быстрые аппараты МРТ и сверхбыстрые левитирующие поезда», — отмечают авторы исследования.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Яндекс» открыл бесплатный доступ к своей лучшей нейросети YandexGPT 5 Pro через «Чат с Алисой» 31 мин.
Стартапу xAI Илона Маска удалось недавно привлечь в общей сложности $10 млрд 4 ч.
Руководство OpenAI признало, что конкуренция за ценные кадры вынуждает его шевелиться 8 ч.
Марк Цукерберг собрал звёздную команду для разработки суперинтеллекта 8 ч.
Microsoft испытала ИИ-доктора MAI-DxO, который ставит диагнозы в 4 раза точнее врачей 13 ч.
The Blood of Dawnwalker, Code Vein 2 и многие другие: анонсирована игровая презентация Bandai Namco Summer Showcase 2025 14 ч.
Комиссионный хаос: Apple изменила правила App Store для ЕС так, что теперь их никто не понимает 14 ч.
«Это был ошибочный выбор»: авторы The Alters подтвердили, что в игру попал ИИ-контент, и объяснили, как так получилось 14 ч.
AMD выпустила драйвер с поддержкой FSR 4 для Monster Hunter Wilds и GTA V Enhanced 15 ч.
Календарь релизов — 1–6 июля: Mecha Break, Dying Light Retouched и девятый сезон Diablo IV 16 ч.
Россияне стали чаще покупать ноутбуки без операционной системы — так дешевле 14 мин.
Blue Origin в 13-й раз свозила туристов на границу космоса — и 1000 открыток в придачу 23 мин.
Amazon запустила инстансы EC2 C8gn с чипами Graviton4 для требовательных сетевых нагрузок 40 мин.
Вышел модуль Raspberry Pi Radio Module 2 с поддержкой Wi-Fi 4 за $4 45 мин.
ИИ-модель DeepSeek R1 заработала на суверенных китайских ускорителях Sophgo 2 ч.
Оригинальная Nintendo Switch подорожает спустя восемь лет после запуска — пока только в Канаде 3 ч.
Крупнейший в истории AWS ИИ-суперкомпьютер Project Rainier охватит несколько ЦОД, но будет экологичным 4 ч.
В России открылись предзаказы на смартфоны Honor 400 и 400 Pro с 200-Мп камерами — от 40 990 рублей 4 ч.
OpenAI пока не готова активно использовать ускорители Google в своей инфраструктуре 6 ч.
Apple не смогла отвертеться от иска Минюста США о монополии на рынке смартфонов 8 ч.