До сих пор материалы могли достигать состояния сверхпроводимости только при температурах, близких к абсолютному нулю, однако исследователи не оставляют надежды найти однажды выскотемпературные сверхпроводники. Их появление, как считается, откроет совершенно новые возможности в таких областях, как квантовые вычисления, энергетика и медицинские технологии. Новое сверхпроводящее состояние, обнаруженное командой ученых из США, — важный шаг в этом направлении.
Сверхпроводимость — это квантовое физическое состояние, в котором металл способен проводить электричество идеально, без какого-либо сопротивления. В повседневной жизни мы пользуемся им, когда проходим обследование в аппарате МРТ.
В обычных металлах отдельные электроны сталкиваются с ионами, двигаясь по решетчатой структуре металла, состоящей из противоположно заряженных ионов. Каждое столкновение заставляет электроны терять энергию, увеличивая электрическое сопротивление. В сверхпроводниках же электроны взаимодействуют друг с другом и могут формировать так называемые куперовские пары, рассказывает Phys.
Пока электроны остаются в пределах определенного относительно небольшого диапазона энергетических уровней, известного как энергетическая щель, электроны остаются парными и не теряют энергию при столкновениях. Именно в пределах этой относительно небольшой энергетической щели и происходит сверхпроводимость. Обычно энергетическая щель сверхпроводника внутри материала повсеместно одинакова. Но с 1960-х годов у ученых начали возникать предположения, что энергетическая щель в некоторых сверхпроводящих материалах может быть неоднородной: в некоторых областях сильнее, чем в других. Позже, уже в нашем веке, эта идея получила дальнейшее развитие в виде гипотетического состояния волн парной плотности (PDW): возможности сверхпроводящего состояния, в котором энергетическая щель может меняться в результате воздействия особой волны электронов.
Команда физиков из Калифорнийского технологического университета, работая с тончайшими чешуйками сверхпроводника на основе железа, обнаружила модуляцию сверхпроводящей щели с наименьшей возможной длиной волны, соответствующей расстоянию между атомами в кристалле. Они назвали это состоянием модуляции плотности куперовских пар (PDM). Оно означает, что значение энергетической щели в некоторых точках сверхпроводника увеличивается на 40 % по сравнению с остальными.
По словам ученых, они получили самые четкие на сегодняшний день экспериментальные доказательства существования модуляции энергетической щели в атомном масштабе.
