«Высокие измерения магнитного поля легированных медно-окисных сверхпроводников прокладывают путь к новой теории сверхпроводимости», сказал Брэд Рэмшоу, ученый Лос-Аламоса и ведущий исследователь на проекте. Используя мировой рекорд Пульсировали высокие магнитные поля, доступные в National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL), Полевое Средство, базирующееся в Лос-Аламосе, Рэмшоу и его коллеги, раздвигают границы того, как вопрос может провести электричество без сопротивления что эпидемии нормальные материалы, несущие электрический ток.Возможная цель исследования состояла бы в том, чтобы создать сверхпроводник, который работает при комнатной температуре и не нуждается ни в каком охлаждении вообще. На данном этапе все устройства, которые используют сверхпроводники, такие как магниты МРТ, найденные в больницах, должны быть охлаждены к температурам, далеко ниже нуля с жидким азотом или гелием, добавив к стоимости и сложности предприятия.
«Это – действительно знаменательный эксперимент, который освещает проблему первоочередной важности к физике конденсированного вещества», заявил директор MagLab Грегори Боебинджер, который является также руководителем исследовательских работ для Науки Конденсированного вещества в Национальном Высоком главном офисе Лаборатории Магнитного поля во Флориде. «Успех этой наиболее существенной работы MagLab полагался на наличие лучших образцов, самых высоких магнитных полей, самых чувствительных методов и вдохновленной креативности мультиустановленной исследовательской группы».Высокотемпературные сверхпроводники были процветающей областью исследования в течение почти 30 лет, не только, потому что они могут провести электричество без потерь – ста градусов выше, чем какой-либо другой материал – но также и потому что они представляют очень трудную и интересную «коррелировано-электронную» проблему физики самостоятельно.Теория традиционных, сверхпроводники низкой температуры были построены Bardeen, Бондарем и Schrieffer в 1957, выиграв их Нобелевская премия; эта теория (известный как теория BCS) оказала далеко идущее влияние, закладывая основу механизму Хиггса в физике элементарных частиц, и это представляет один из самых больших триумфов физики 20-го века.
С другой стороны, высокотемпературные сверхпроводники, такие как медная окись бария иттрия (YBa2Cu3O6+x), не могут быть объяснены с теорией BCS, и таким образом, исследователям нужна новая теория для этих материалов. Один особенно интересный аспект высокотемпературных сверхпроводников, таких как YBa2Cu3O6+x, то, что можно изменить температуру перехода сверхпроводимости (Tc, где материал становится отлично проведением), «лакируя» его: изменение количества электронов, которые участвуют в сверхпроводимости.
Исследование команды Лос-Аламоса в 100-T магните нашло что, если наркотики YBa2Cu3O6+x к пункту, где Tc является самым высоким («оптимальный допинг»), электроны, становятся очень тяжелыми и перемещаются коррелированым способом.«Это говорит нам, что электроны взаимодействуют очень сильно, когда материал – оптимальный сверхпроводник», сказал Рэмшоу. «Это – жизненная информация для строительства следующей теории сверхпроводимости».«Нерешенной проблемой в области высокой температурной переходом (высокой-Tc) сверхпроводимости была проблема относительно того, ли квантовая критическая точка – специальная стоимость допинга, куда квантовое лидерство колебаний к сильным электронно-электронным взаимодействиям – ведет удивительно высокого Тк в этих материалах», сказал он.
Доказательство его существования не было ранее найдено из-за прочной природы сверхпроводимости в медных окисных материалах, еще если ученые могут показать, что есть квантовая критическая точка, это составило бы значительный этап к решению механизма соединения сверхпроводимости, объяснил Рэмшоу.«Сборка частей этой сложной загадки сверхпроводимости является грандиозной задачей, которая вовлекала ученых со всего мира в течение многих десятилетий», сказал Чарльз Х. Мильке, NHMFL-пульсировавший Полевой директор Средства в Лос-Аламосе. «Хотя загадка не закончена, эта существенная часть связывает неоспоримые результаты эксперимента с фундаментальной физикой конденсированного вещества – связь, установленная возможный исключительной командой, сильной поддержкой партнера и непревзойденными возможностями».В статье на этой неделе в журнале Science, команда решает эту давнюю проблему, измеряя магнитные квантовые колебания как функцию допинга отверстия в очень сильных магнитных полях сверх 90 тесла.Сильные магнитные поля, такие как область мирового рекорда, доступная на месте NHMFL в Лос-Аламосе, позволяют нормальному металлическому государству быть полученным доступ, подавляя сверхпроводимость.
Области приближающиеся 100 тесла, в частности, позволяют квантовым колебаниям быть измеренными очень близко к максимуму в температуре перехода Tc ~ 94 kelvin. Эти квантовые колебания дают ученым картину того, как электроны взаимодействуют друг с другом, прежде чем они станут сверхпроводимостью.
Получая доступ к очень широкому ряду допинга, авторы показывают, что есть сильное повышение эффективной массы при оптимальном допинге. Сильное повышение эффективной массы – подпись увеличения электронной силы взаимодействия и подписи квантовой критической точки.
Нарушенная симметрия, ответственная за этот пункт, должна все же быть придавлена, хотя связь с заказом обвинения, кажется, вероятна, отмечает Рэмшоу.