Фізики сформулювали нову теорію надпровідності: що вона змінює

Надпровідники – вражаючі матеріали, властивості яких проявляються при вкрай низьких температурах. Опір електричного струму, який через них проходить за таких умов стає нульовим. Однак фізика цього процесу не до кінця зрозуміла. Нова теорія, запропонована японськими вченими, краще пояснює свіжі експериментальні дані, ніж існуюча теорія надпровідності.

У сучасній фізиці прийнято розглядати надпровідність з точки зору теорії Бардіна – Купера – Шриффера (теорія БКШ). У цій моделі частинки можуть формувати куперовскі пари, пов'язані й такі, що протидіють розсіюванню. Однак теорія БКШ не пояснює усі типи надпровідників, що обмежує нашу здатність створювати надійніші надпровідні матеріали, які б працювали, скажімо, при кімнатній температурі.

Читайте також: Двигун, який порушує закони фізики: майбутнє настало сьогодні

Нова теорія напівпровідності

Вчені з Цукубского університету запропонували нову модель надпровідності, яка краще розкриває фізичні принципи. Замість куперівских пар в її основу лягло "з'єднання Беррі". Цей інструмент оцінює скручування простору там, де рухаються електрони.

У стандартній теорії БКШ походження надпровідності – це спарювання електронів. У цій теорії надструм визначено як бездисипативний потік спарених електронів, тоді як окремі електрони все ще відчувають опір,

– пояснив професор Хірояші Коїдзумі.

Як приклад фізики наводять ефект Джозефсона, коли надпровідний струм протікає через тонкий шар діелектрика, що розділяє два надпровідника. Хоча він широко застосовується у високоточних детекторах магнітних полів і квантових комп'ютерах, цей ефект не вписується повністю в теорію БКШ.

У новій же теорії роль спарювання електронів – стабілізувати з'єднання Беррі, а не бути причиною самої надпровідності, а надструм – це потік окремих і спарених електронів, створений у результаті скручування простору, де рухаються електрони, викликаного з'єднанням Беррі.

Читайте також: В Україні не залишилось жодної спеціальності, де б для вступу вимагали результати ЗНО з фізики

Чому це важливе відкриття і що воно дає

Відкриття японських учених може спричинити стрибок у прогресі з квантовими комп'ютерами і енергетикою. Нове розуміння надпровідності надасть змогу краще вивчити цей процес та у майбтньому створити ефективніші та надійніші надпровідники, які здатні працювати при менших температурах, що є ключовим вирішенням проблеми роботи квантових комп'ютерів.

Джерело