Pesquisadores do Instituto Max Planck de Óptica Quântica confirmaram a hipótese da influência das forças magnéticas sobre
Para seu experimento, os físicos usaramsimulador quântico: um computador quântico que recria sistemas físicos. Para fazer isso, eles posicionaram átomos ultrafrios no vácuo usando radiação laser de forma que imitassem elétrons em um modelo simplificado.
Os spins dos átomos foram arranjados com uma variáveldireção. Graças a isso, foi criada uma estrutura antiferromagnética, característica de muitos supercondutores de alta temperatura. Os cientistas estabilizaram o material usando interação magnética e "otimizaram" o modelo reduzindo o número de átomos no sistema. Assim, buracos (vagas) foram formados na estrutura atômica.
Os físicos usaram um microscópio de gás quântico,para observar o comportamento dos buracos no sistema. Este é um dispositivo que permite visualizar efeitos quânticos e as menores mudanças nos átomos. O estudo confirmou que os buracos que se aproximavam formavam pares com base na interação magnética.
Mecanismo de ligação de comunicação em ordem magnéticasistema. As esferas vermelha e azul são spins de orientação oposta, as listras sombreadas que conectam as esferas mostram a ordem magnética. As esferas brancas são buracos. Quando o buraco se move, como mostrado em (i) e (ii), ele perturba a ordem magnética. Contudo, se o segundo furo estiver conectado ao primeiro, como em (iii), a ordem magnética é mantida apesar do movimento dos portadores de carga. Imagem: Instituto Max Planck de Óptica Quântica
Supercondutividade de alta temperatura - zeroresistência elétrica em materiais individuais a uma temperatura relativamente alta - foi descoberta há mais de 40 anos. Mas até agora, os físicos não entendem completamente os mecanismos físicos quânticos desse processo.
Para transferência de carga em supercondutores,a formação de pares de portadores de carga - elétrons ou buracos. Em supercondutores tradicionais que operam em baixas temperaturas, as vibrações da rede atômica chamadas fônons são responsáveis por esse processo, explicam os físicos, mas em supercondutores de alta temperatura esse mecanismo não funciona. O novo estudo confirma uma das hipóteses possíveis.
Os físicos planejam refinar o modelo para observar não apenas a formação de pares de portadores de carga, mas também seu movimento através da rede cristalina.
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Na capa: uma ilustração artística de furos conectados pelas propriedades magnéticas do sistema. Imagem: C.Hohmann, Centro de Munique para Ciência e Tecnologia Quântica