I ricercatori del Max Planck Institute for Quantum Optics hanno confermato l'ipotesi dell'influenza delle forze magnetiche su
Per il loro esperimento, i fisici hanno usatosimulatore quantistico: un computer quantistico che ricrea sistemi fisici. Per fare ciò, hanno posizionato atomi ultrafreddi nel vuoto usando la radiazione laser in modo tale da imitare gli elettroni in un modello semplificato.
Gli spin degli atomi erano disposti con una variabiledirezione. Grazie a ciò è stata creata una struttura antiferromagnetica, caratteristica di molti superconduttori ad alta temperatura. Gli scienziati hanno stabilizzato il materiale utilizzando l'interazione magnetica e "ottimizzato" il modello riducendo il numero di atomi nel sistema. Pertanto, si sono formati buchi (posti vacanti) nella struttura atomica.
I fisici hanno utilizzato un microscopio a gas quantistico,per osservare il comportamento dei buchi nel sistema. Questo è un dispositivo che ti consente di visualizzare gli effetti quantistici e i più piccoli cambiamenti negli atomi. Lo studio ha confermato che i fori che si avvicinavano l'uno all'altro formavano coppie basate sull'interazione magnetica.
Meccanismo di legame comunicativo in ordine magneticosistema. Le sfere rosse e blu sono rotazioni di orientamento opposto, le strisce ombreggiate che collegano le sfere mostrano l'ordine magnetico. Le sfere bianche sono buchi. Quando il buco si muove, come mostrato in (i) e (ii), sconvolge l'ordine magnetico. Tuttavia, se il secondo foro è collegato al primo, come in (iii), l'ordine magnetico viene mantenuto nonostante il movimento dei portatori di carica. Immagine: Istituto Max Planck di ottica quantistica
Superconduttività ad alta temperatura - zeroresistenza elettrica nei singoli materiali a una temperatura relativamente elevata - è stata scoperta più di 40 anni fa. Ma fino ad ora, i fisici non hanno compreso appieno i meccanismi fisici quantistici di questo processo.
Per il trasferimento di carica nei superconduttori,la formazione di coppie di portatori di carica - elettroni o lacune. Nei superconduttori tradizionali che operano a basse temperature, le vibrazioni del reticolo atomico chiamate fononi sono responsabili di questo processo, spiegano i fisici, ma nei superconduttori ad alta temperatura un tale meccanismo non può funzionare. Il nuovo studio conferma una delle possibili ipotesi.
I fisici intendono perfezionare il modello per osservare non solo la formazione di coppie di portatori di carica, ma anche il loro movimento attraverso il reticolo cristallino.
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In copertina: un'illustrazione artistica di fori collegati dalle proprietà magnetiche del sistema. Immagine: C.Hohmann, Centro di Monaco per la scienza e la tecnologia quantistica