Открытие в физике: сверхпроводимость вышла за границы привычного

Может ли сверхпроводимость колебаться в пространстве? Этот вопрос физики задавали ещё в 60-х годах прошлого века. Теперь же они получили на него чёткий экспериментальный ответ — и он потрясает воображение.

Что именно обнаружили физики

Исследователи обнаружили модуляцию плотности куперовских пар (PDM — Cooper-pair density modulation), то есть периодические изменения сверхпроводящей щели в материале на атомном уровне. Такое поведение предсказывалось теорией, но до недавнего времени оставалось лишь гипотезой.

"Мы пронаблюдали 40-процентную модуляцию щели. Это — наиболее чёткое экспериментальное доказательство того, что модуляция щели может существовать даже на атомном масштабе", — говорит Линьюань Конг, ведущий автор исследования.

Как это удалось

Главной проблемой был контроль над чистотой поверхности сверхпроводящих образцов. Сканирующая туннельная микроскопия требовала идеальных условий, но загрязнения мешали получать достоверные данные. Команда учёных модернизировала установку и добилась чистоты поверхности, достаточной для качественного наблюдения за состоянием сверхпроводимости.

Материалом исследования стала тонкая пластинка сверхпроводника FeTe₀.₅₅Se₀.₄₅ - сплава теллура, селена и железа. Именно на этом материале учёные зафиксировали модуляцию щели с минимально возможной длиной волны — на расстоянии между атомами в кристалле.

Почему это важно

Сверхпроводимость — состояние, при котором ток проходит через материал без сопротивления и потерь. Оно используется, например, в МРТ, и может кардинально изменить медицину, энергетику и квантовые вычисления — особенно если станет возможным при комнатной температуре.

Новая модель, предложенная исследователями, объясняет модуляции через нарушение симметрий — подрешеточной и вращательной — в тонких пластинках материала. Это не просто экспериментальное подтверждение, а шаг к глубокому пониманию механики сверхпроводимости.

Уточнения

Ку́перовская па́ра - связанное состояние двух взаимодействующих через фонон электронов. Обладает нулевым спином и зарядом, равным удвоенному заряду электрона. Впервые подобное состояние было описано Леоном Купером в 1956 году, рассмотревшим лишь упрощённую двухчастичную задачу.