Сверхпроводники, материалы, несущие электричество без сопротивления, могут быть разделены на две широких группы в зависимости от того, как они реагируют на магнитное поле – или таким образом, физики думали. Новые эксперименты показывают, что один хорошо изученный сверхпроводник фактически принадлежит обеим группам одновременно. «Если бы эксперимент верен, это добавило бы совершенно новый класс сверхпроводников», говорит Егор Бабаев, теоретик в Массачусетском университете, Амхерст. Трансгрессия может не немедленно привести к новым устройствам и заявлениям, но она предполагает, что сверхпроводимость, уже имеющая netted четыре Нобелевских премии, может быть еще более богатым явлением, чем ранее мысль.
Возможно, ничто не демонстрирует странность квантовой механики вполне так же круто как сверхпроводник. В таком материале, при очень низких температурах, пары электронов соединяются в одну большую квантовую волну, текущую без сопротивления.
Поскольку они несут поток без сопротивления, катушки провода сверхпроводимости идеальны для генерации высоких магнитных полей в, скажем, машине MRI.Много других странных свойств материалов вдохновили плот концептуальных трансгрессий. Например, сверхпроводники ненавидят магнитное поле. Примените слабый, и электрические потоки без сопротивления будут циркулировать в материале для генерации противостоящей области, которая, в материале, точно отменит прикладной.
Но если прикладная область будет слишком сильна, то сверхпроводник потеряет сверхпроводимость.В сверхпроводнике типа 1, таком как свинец или олово, эта потеря внезапно происходит, поскольку область превосходит критический уровень.
Сверхпроводник типа 2, такой как ниобий, более сложен. Это имеет два критических уровня, и если прикладная область более сильна, чем первое, но более слабое, чем второе, то область может проникнуть через материал, но только путем прохождения через крошечные джакузи потока, названного вихрями.
Теперь, Виктор Мощальков из Левенского католического университета в Бельгии и коллег показал, что диборид магния сверхпроводника является фактически и типом 1 и сверхпроводником типа 2, делая его первым сверхпроводником «типа 1.5».Как это может быть? Сверхпроводники несут электричество без сопротивления при очень низких температурах, потому что их электроны присоединяются для создания свободно скользящих пар.
Те электроны, как правило, прибывают из одной из энергии «полосы» в материале. Физики давно знали о том магниевом дибориде, имеет две полосы, производящие сверхпроводимость. Одна из тех полос производит сверхпроводимость типа 1 и другую сверхпроводимость типа 2 продуктов. В газете, которая будет издана в Physical Review Letters, Мощальков и коллеги утверждают, что взаимодействие этих двух полос приводит к новому виду сверхпроводника.
Для создания того случая исследователи изучили образцы электрических вихрей в очень чистом, единственном кристалле магниевого диборида. Поведение вихрей фактически определяет, является ли материал типом 1 или сверхпроводником типа 2. В сверхпроводнике типа 2 вихри отражают друг друга, таким образом, они распространяются для создания решетки.
В сверхпроводнике типа 1 соседние вихри привлекают друг друга и быстро сливаются для формирования еще больших полос несверхпроводимости и участков.Сверхпроводник типа 1.5 и то и другое. Вихри должны отразить друг друга на близких расстояниях, но привлечь друг друга, когда отделено большими расстояниями. Это, в свою очередь, должно привести к беспорядочным глыбам и полосам вихрей, отделенных большими пустотами, согласно моделированиям исследователей.
И это точно, что они наблюдали экспериментально. Исследователи сделали ряд экспериментов, которыми управляют, для исключения других объяснений странного образца, таких как неоднородность в образцах. «Мы смущались приходить к такому захватывающему заключению, пока все другие более простые объяснения не были исключены», говорит Мощальков.Если подтверждено, наблюдение открывает «огромное количество возможностей», говорит Бабаев, предсказавший, что такое государство могло бы существовать.
Вихри в сверхпроводнике типа 2 могут быть вызваны сформировать государства, которые являются организованными, беспорядочно, или даже текущий как жидкость. Новый класс материалов, вероятно, показал бы еще более богатое поведение и представил бы новые проблемы для теоретиков для занятия, говорит Бабаев.
Герман Зудеров, экспериментатор в Автономном университете Мадрида, отмечает, что существует несколько других сверхпроводников с двумя полосами, таким образом, магниевый диборид может не быть единственным сверхпроводником типа 1.5.