Des chercheurs de l’Institut Max Planck d’optique quantique ont confirmé l’hypothèse de l’influence des forces magnétiques sur les
Pour leur expérience, les physiciens ont utilisésimulateur quantique : un ordinateur quantique qui recrée des systèmes physiques. Pour ce faire, ils ont positionné des atomes ultrafroids dans le vide à l'aide d'un rayonnement laser de manière à ce qu'ils miment les électrons dans un modèle simplifié.
Les spins des atomes ont été arrangés avec une variabledirection. Grâce à cela, une structure antiferromagnétique a été créée, caractéristique de nombreux supraconducteurs à haute température. Les scientifiques ont stabilisé le matériau en utilisant l'interaction magnétique et "optimisé" le modèle en réduisant le nombre d'atomes dans le système. Ainsi, des trous (lacunes) se sont formés dans la structure atomique.
Les physiciens ont utilisé un microscope à gaz quantique,pour observer le comportement des trous dans le système. Il s'agit d'un appareil qui vous permet de visualiser les effets quantiques et les plus petits changements dans les atomes. L'étude a confirmé que les trous qui se rapprochaient les uns des autres formaient des paires basées sur l'interaction magnétique.
Механизм связи связи в магнитоупорядоченной системе. Красные и синие сферы — это спины противоположной ориентации, заштрихованные полосы, соединяющие сферы, показывают магнитный порядок. Белые сферы — это дырки. Когда дырка движется, как показано на (i) и (ii), она нарушает магнитный порядок. Однако, если второе отверстие соединено с первым, как в (iii), магнитный порядок сохраняется, несмотря на движение носителей заряда. Изображение: Max Planck Institute of Quantum Optics
Supraconductivité à haute température - zérorésistance électrique dans des matériaux individuels à une température relativement élevée - a été découverte il y a plus de 40 ans. Mais jusqu'à présent, les physiciens ne comprennent pas complètement les mécanismes physiques quantiques de ce processus.
Pour le transfert de charge dans les supraconducteurs,la formation de paires de porteurs de charge - électrons ou trous. Dans les supraconducteurs traditionnels fonctionnant à basse température, les vibrations du réseau atomique appelées phonons sont responsables de ce processus, expliquent les physiciens, mais dans les supraconducteurs à haute température, un tel mécanisme ne peut pas fonctionner. La nouvelle étude confirme l'une des hypothèses possibles.
Les physiciens prévoient d'affiner le modèle afin d'observer non seulement la formation de paires de porteurs de charge, mais aussi leur mouvement à travers le réseau cristallin.
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En couverture : une illustration artistique de trous reliés par les propriétés magnétiques du système. Image : C.Hohmann, Munich Center for Quantum Science and Technology