Forskere fra Max Planck Institute for Quantum Optics bekræftede hypotesen om indflydelsen af magnetiske kræfter på
Til deres eksperiment brugte fysikerekvantesimulator: en kvantecomputer, der genskaber fysiske systemer. For at gøre dette placerede de ultrakolde atomer i et vakuum ved hjælp af laserstråling på en sådan måde, at de efterligner elektroner i en forenklet model.
Atomernes spins var arrangeret med en variabelretning. Takket være dette blev der skabt en antiferromagnetisk struktur, som er karakteristisk for mange højtemperatur-superledere. Forskerne stabiliserede materialet ved hjælp af magnetisk interaktion og "optimerede" modellen ved at reducere antallet af atomer i systemet. Der blev således dannet huller (vacances) i atomstrukturen.
Fysikere har brugt et kvantegasmikroskop,at observere opførslen af huller i systemet. Dette er en enhed, der giver dig mulighed for at visualisere kvanteeffekter og de mindste ændringer i atomer. Undersøgelsen bekræftede, at huller, der kom tæt på hinanden, dannede par baseret på magnetisk interaktion.
Mekanisme for kommunikationsbinding er magnetisk ordnetsystem. De røde og blå kugler er spins med modsat orientering, de skraverede striber, der forbinder kuglerne, viser den magnetiske rækkefølge. De hvide kugler er huller. Når hullet bevæger sig, som vist i (i) og (ii), forstyrrer det den magnetiske orden. Men hvis det andet hul er forbundet med det første, som i (iii), opretholdes den magnetiske orden på trods af bevægelsen af ladningsbærere. Billede: Max Planck Institute of Quantum Optics
Høj temperatur superledningsevne - nulelektrisk modstand i enkelte materialer ved en relativt høj temperatur - blev opdaget for mere end 40 år siden. Men indtil nu har fysikere ikke fuldt ud forstået de kvantefysiske mekanismer i denne proces.
Til ladningsoverførsel i superledere,dannelsen af par ladningsbærere - elektroner eller huller. I traditionelle superledere, der opererer ved lave temperaturer, er atomgittervibrationer kaldet fononer ansvarlige for denne proces, forklarer fysikere, men i højtemperatur-superledere kan en sådan mekanisme ikke fungere. Den nye undersøgelse bekræfter en af de mulige hypoteser.
Fysikere planlægger at forfine modellen for ikke kun at observere dannelsen af par ladningsbærere, men også deres bevægelse gennem krystalgitteret.
Læs mere:
En kæmpe solplet vender sig mod Jorden. Det er synligt med det blotte øje
Se, hvordan et bladløst fly flyver. Dens hastighed overstiger 900 km/t
"Sparklers" i koronaen går forud for soludbrud
På omslaget: en kunstnerisk illustration af huller forbundet af systemets magnetiske egenskaber. Billede: C.Hohmann, München Center for Kvantevidenskab og Teknologi