МОСКВА, 6 ноя — РИА Новости. Японские физики впервые зафиксировали постепенные переходы между двумя различными формами сверхпроводимости, которые раньше считались несовместимыми. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Сверхпроводники, обладающие нулевым сопротивлением и способные передавать электричество без потерь, представляют огромный интерес с точки зрения практического использования в электронике и энергосетях.
Свойство сверхпроводимости возникает у некоторых материалах при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю. С точки зрения физики, это может происходить двумя различными способами, которые до сих пор считались независимыми друг от друга.
Первый вариант — это состояние Бардина — Купера — Шриффера (БКШ), при котором атомы замедляются и выстраиваются в линию, что позволяет электронам проходить через них без сопротивления. Второй — конденсат Бозе — Эйнштейна (КБЭ), так называемое пятое состояние вещества, которое образуется, когда холодные атомы практически перестают двигаться.
"Конденсат Бозе — Эйнштейна — это уникальное состояние вещества, поскольку оно представлено не частицами, а волнами, — приводятся в пресс-релизе Токийского университета слова руководителя исследования Кодзо Окадзаки (Kozo Okazaki), доцента из Института физики твердого тела. — По мере того, как атомы охлаждаются почти до абсолютного нуля, они "размазываются" по пространству. Это "размазывание" увеличивается до тех пор, пока атомы, теперь больше похожие на волны, чем на частицы, не перекроют друг друга настолько, что станут неразличимыми. Образовавшаяся материя ведет себя как это единое целое с новыми свойствами. В том числе она приобретает свойство сверхпроводимости".
До недавнего времени сверхпроводящие КБЭ существовали лишь в теории, но японские ученые продемонстрировали новый вид сверхпроводимости в лаборатории с материалом на основе железа и селена.
Более того, используя метод сверхнизкотемпературной фотоэмиссионной спектроскопии с высоким разрешением и лазерной фотоэмиссией, авторы пронаблюдали все переходные стадии от БКШ к КБЭ, доказав, что эти два режима — лишь разные отражения единого явления сверхпроводимости. Оба режима требуют экстремального охлаждения системы до температуры около 10 Кельвинов и связаны с замедлением атомов, хотя в остальном они совершенно разные.
"Демонстрация сверхпроводимости БЭК была средством для достижения более грандиозной цели — мы действительно надеялись изучить перекрытие между БШК и БКЭ, — объясняет Окадзаки. — Это было чрезвычайно сложно, но наш уникальный прибор и метод наблюдения подтвердили, что между этими режимами существует плавный переход. И это намекает на существование более общей теории сверхпроводимости".
Авторы надеются, что их открытие позволит быстрее найти способ получения высокотемпературных сверхпроводящих материалов, крайне востребованных в электронной промышленности и энергетике. Сверхпроводящие магниты уже широко применяются в аппаратах МРТ и в ускорителях частиц, таких как Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе.
Владислав Стрекопытов