Сверхпроводники – материалы, через которые электричество может течь без любого сопротивления, как только они охлаждены ниже определенной критической температуры. Технологически самый соответствующий класс материалов, с исключительно высокими критическими температурами для сверхпроводимости, плохо понят до сих пор. Есть доказательства, однако, что для сверхпроводимости, чтобы произойти, определенный тип частиц – фермионы – должны разделить на пары.
Кроме того, исследование показало, что материалы, которые становятся сверхпроводимостью при относительно высоких температурах, выложили слоями структуры. «Это означает, что электроны в этих системах могут только переместиться в двухмерные плоскости», объясняет профессор доктор Селим Джочим из Института Гейдельбергского университета Физики, который возглавляет проект. «Что мы не поняли, до сих пор был то, как взаимодействие соединения и размерности может привести к более высоким критическим температурам».Чтобы исследовать этот вопрос, исследователи в Центре Квантовой Динамики выполнили эксперименты, в которых они ограничили газ ультрахолодных атомов в двумерных ловушках, которые они создали сосредоточенные лазерные лучи использования. «В твердотельных материалах как медные окиси есть много различных эффектов и примесей, которые делают эти материалы трудными учиться.
Именно поэтому мы используем ультрахолодные атомы, чтобы моделировать поведение электронов в твердых частицах. Это позволяет нам создавать очень чистые образцы и дает нам полный контроль над существенными системными параметрами», говорит Пунит Мерти, студент доктора философии в Центре Квантовой Динамики в Гейдельбергском университете и одном из ведущих авторов этой публикации.
Используя технику, известную как радиочастотная спектроскопия, исследователи измерили ответ атомов к пульсу радиоволны. Из этого ответа они могли сказать точно, были ли частицы соединены и каким образом. Эти измерения были также выполнены для различных преимуществ взаимодействия между фермионами.
В ходе экспериментов исследователи обнаружили экзотическое состояние вещества. Теория указывает, что фермионы со слабым взаимодействием должны разделить на пары при температуре, при которой они становятся суперпроводящими. Однако, когда ученые увеличили взаимодействие между фермионами, они нашли, что соединение произошло при температурах несколько раз выше, чем критическая температура.«Чтобы достигнуть нашей конечной цели лучшего понимания этих явлений, мы начнем с маленьких систем, что мы соединяем атом атомом», говорит профессор Джочим.
Научно-исследовательская работа также вовлекла ученых из Института Гейдельбергского университета Теоретической Физики и из Университета Саймона Фрейзера в Ванкувере (Канада).