นักฟิสิกส์สังเกตการก่อตัวของคู่จากรูในตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดาเป็นครั้งแรก

นักวิจัยจากสถาบัน Max Planck สำหรับเลนส์ควอนตัมยืนยันสมมติฐานเกี่ยวกับอิทธิพลของแรงแม่เหล็กที่มีต่อ

ขาดความต้านทานในอุณหภูมิสูงตัวนำยิ่งยวด พวกเขาเป็นคนแรกที่สังเกตการก่อตัวของคู่ประจุพาหะ (รู) ซึ่งมีหน้าที่ถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าในวัสดุดังกล่าว

นักฟิสิกส์ใช้สำหรับการทดลองเครื่องจำลองควอนตัม: คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สร้างระบบทางกายภาพขึ้นใหม่ ในการทำเช่นนี้ พวกเขาวางตำแหน่งอะตอมที่เย็นจัดในสุญญากาศโดยใช้รังสีเลเซอร์ในลักษณะที่เลียนแบบอิเล็กตรอนในแบบจำลองที่เรียบง่าย

การหมุนของอะตอมถูกจัดเรียงด้วยตัวแปรทิศทาง. ด้วยเหตุนี้จึงมีการสร้างโครงสร้างต่อต้านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นลักษณะของตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูงจำนวนมาก นักวิทยาศาสตร์ทำให้วัสดุมีความเสถียรโดยใช้ปฏิกิริยาแม่เหล็กและ "ปรับ" แบบจำลองให้เหมาะสมโดยการลดจำนวนอะตอมในระบบ ดังนั้น รู (ช่องว่าง) จึงก่อตัวขึ้นในโครงสร้างอะตอม

นักฟิสิกส์ได้ใช้กล้องจุลทรรศน์ก๊าซควอนตัมเพื่อสังเกตพฤติกรรมของรูรั่วในระบบ นี่คืออุปกรณ์ที่ช่วยให้คุณเห็นภาพเอฟเฟกต์ควอนตัมและการเปลี่ยนแปลงที่เล็กที่สุดในอะตอม การศึกษายืนยันว่าหลุมที่เข้ามาใกล้กันสร้างคู่ตามปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็ก

กลไกการเชื่อมโยงการสื่อสารตามลำดับแม่เหล็กระบบ. ทรงกลมสีแดงและสีน้ำเงินเป็นการหมุนในทิศทางตรงกันข้าม แถบสีเทาที่เชื่อมระหว่างทรงกลมแสดงลำดับแม่เหล็ก ทรงกลมสีขาวเป็นรู เมื่อรูเคลื่อนที่ ดังแสดงใน (i) และ (ii) จะรบกวนลำดับแม่เหล็ก อย่างไรก็ตาม หากรูที่สองเชื่อมต่อกับรูแรก เช่นเดียวกับใน (iii) ลำดับแม่เหล็กจะคงอยู่แม้จะมีการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุก็ตาม ภาพ: สถาบันทัศนศาสตร์ควอนตัมมักซ์พลังค์

ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง - เป็นศูนย์ความต้านทานไฟฟ้าในวัสดุแต่ละชนิดที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง - ถูกค้นพบเมื่อกว่า 40 ปีที่แล้ว แต่จนถึงขณะนี้ นักฟิสิกส์ยังไม่เข้าใจกลไกทางกายภาพเชิงควอนตัมของกระบวนการนี้อย่างถ่องแท้

สำหรับการถ่ายโอนประจุในตัวนำยิ่งยวดการก่อตัวของคู่พาหะ - อิเล็กตรอนหรือรู นักฟิสิกส์อธิบายในตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิมที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำ การสั่นของตาข่ายอะตอมที่เรียกว่าโฟนันมีหน้าที่รับผิดชอบในกระบวนการนี้ แต่ในตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูงกลไกดังกล่าวไม่สามารถทำงานได้ การศึกษาใหม่ยืนยันหนึ่งในสมมติฐานที่เป็นไปได้

นักฟิสิกส์วางแผนที่จะปรับแต่งแบบจำลองเพื่อสังเกตไม่เพียงแต่การก่อตัวของพาหะประจุไฟฟ้าคู่หนึ่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเคลื่อนที่ของพวกมันผ่านตาข่ายคริสตัลด้วย

อ่านเพิ่มเติม:

จุดดับบนดวงอาทิตย์ขนาดยักษ์กำลังหันเข้าหาโลก มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

ดูว่าเครื่องบินไร้ใบพัดบินได้อย่างไร ความเร็วเกิน 900 กม./ชม

"ประกายไฟ" ในโคโรนามาก่อนเปลวสุริยะ

บนปก: ภาพประกอบทางศิลปะของรูที่เชื่อมต่อกันด้วยคุณสมบัติทางแม่เหล็กของระบบ ภาพ: C.Hohmann ศูนย์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควอนตัมมิวนิก