Дослідники з Інституту квантової оптики Макса Планка підтвердили гіпотезу про вплив магнітних сил на
Для свого експерименту фізики використаликвантовий симулятор: квантовий комп'ютер відтворює фізичні системи. Для цього вони розташували ультрахолодні атоми у вакуумі за допомогою лазерного випромінювання таким чином, щоб вони імітували електрони у спрощеній моделі.
Спини атомів розташовувалися зі зміннимнапрямом. Завдяки цьому створювалася антиферомагнітна структура, характерна для багатьох високотемпературних надпровідників. Вчені стабілізували матеріал за допомогою магнітної взаємодії та «оптимізували» модель, зменшивши кількість атомів у системі. Таким чином, в атомній структурі утворилися дірки (вакансії).
Фізики використовували квантовий газовий мікроскоп,щоб спостерігати поведінку дірок у системі. Це пристрій, який дозволяє візуалізувати квантові ефекти та дрібні зміни в атомах. Дослідження підтвердило, що дірки, які підійшли близько один до одного, утворили пари, що ґрунтуються на магнітній взаємодії.
Механізм зв'язку зв'язку в магнітоупорядкованомусистемі. Червоні та сині сфери – це спини протилежної орієнтації, заштриховані смуги, що з'єднують сфери, показують магнітний порядок. Білі сфери – це дірки. Коли дірка рухається, як показано на (i) та (ii), вона порушує магнітний порядок. Однак, якщо другий отвір з'єднаний з першим, як (iii), магнітний порядок зберігається, незважаючи на рух носіїв заряду. Зображення: Max Planck Institute of Quantum Optics
Високотемпературна надпровідність – нульовеелектричний опір в окремих матеріалах за відносно високої температури — було відкрито понад 40 років тому. Але й досі фізики не розуміють до кінця квантово-фізичні механізми цього процесу.
Для перенесення заряду у надпровідниках необхідноутворення пар носіїв заряду - електронів або дірок. У традиційних надпровідниках, що працюють при низьких температурах, за цей процес відповідають коливання атомних ґрат, звані фононами, пояснюють фізики, але у високотемпературних надпровідниках такий механізм не може працювати. Нове дослідження підтверджує одну із можливих гіпотез.
Фізики планують доопрацювати модель, щоб спостерігати як формування пар носіїв заряду, а й рух через кристалічну решітку.
Читати далі:
Гігантська сонячна пляма повертається до Землі. Його видно неозброєним поглядом
Подивіться, як літає безлопатевий літак. Його швидкість перевищує 900 км/год.
«Бенгальські вогні» в короні передують сонячним спалахам
На обкладинці: художня ілюстрація дірок, пов'язаних з магнітними властивостями системи. Зображення: C. Hohmann, Munich Center для Quantum Science and Technology