Fizikai sustiprino superlaidumą pasitelkę tai, ką vadiname „tuščia erdve“

Sekite TechNaujienos Google

Vakuumas fizikoje nėra visiškai tuščias. Net erdvėje, kurioje nėra įprastų dalelių, kvantiniu lygmeniu nuolat vyksta lauko svyravimai. Dabar mokslininkai pateikė eksperimentinių įrodymų, kad šiuos vakuumo svyravimus galima panaudoti realiai medžiagos savybei pakeisti – sustiprinti superlaidumą.

Eksperimente naudota itin plona niobio diselenido (NbSe₂) medžiaga. Ją patalpinus į specialų elektromagnetinį rezonatorių, mokslininkai pastebėjo, kad superlaidžioji būsena tampa stabilesnė: didėja kritinė temperatūra, o ties perėjimo riba sustiprėja ir kritinės srovės bei magnetinio lauko parametrai.

Rezultatai paskelbti žurnale „Nature“. Tyrėjų teigimu, tai pirmasis aiškus eksperimentinis įrodymas, kad vakuumo kvantiniai svyravimai gali neinvaziniu būdu sustiprinti superlaidumą.

Kaip „niekas“ gali paveikti medžiagą?

Klasikinėje fizikoje vakuumą būtų galima įsivaizduoti kaip visišką tuštumą. Kvantinėje fizikoje tokia intuicija neveikia. Elektromagnetinis laukas net savo žemiausios energijos būsenoje turi vadinamuosius nulinius svyravimus.

Naujausi straipsniai

3 min. skaitymo • prieš 1 val

Pentagonas kuria „Autowarcom“ – naują keturių žvaigždučių vadovybę dronų ir DI karui

3 min. skaitymo • prieš 1 val

Kinijoje rastas „ketursparnis“ dinozauras verčia perrašyti skrydžio istoriją

3 min. skaitymo • prieš 1 val

Ramiojo vandenyno dugne aptiko beveik 12 tūkst. virusų grupių – daugiau nei 99 proc. mokslui buvo nežinomos

Visi naujausi straipsniai →

Eksperimente NbSe₂ buvo įdėtas į rezonansinę struktūrą, kuri keičia aplink medžiagą esančių elektromagnetinių laukų būsenas. Elektronų sistema medžiagoje pradeda sąveikauti su šiais rezonatoriaus režimais.

Teoriniai skaičiavimai rodo, kad tokia hibridizacija gali sumažinti superlaidžiosios būsenos energiją. Kitaip tariant, medžiagai tampa šiek tiek „lengviau“ išlikti superlaidžiai.

Superlaidumas atsiranda tada, kai elektronai medžiagoje sudaro kolektyvinę būseną, leidžiančią elektros srovei tekėti be įprasto elektrinio pasipriešinimo. Problema ta, kad daugeliui žinomų superlaidininkų tam reikia labai žemos temperatūros.

Iki kambario temperatūros superlaidininko dar labai toli

Naujas rezultatas nereiškia, kad mokslininkai staiga sukūrė praktišką kambario temperatūros superlaidininką. Poveikis kol kas yra laboratorinis ir gana nedidelis. Jo svarba slypi kitur – parodytas visiškai naujas būdas valdyti medžiagos būseną jos chemiškai nekeičiant.

Tradicinis kelias ieškant geresnių superlaidininkų yra kurti naujas medžiagas, keisti jų cheminę sudėtį, slėgį ar struktūrą. Vakuumo inžinerija siūlo kitą variantą: palikti medžiagą tokią pačią, bet pakeisti elektromagnetinę aplinką aplink ją.

Jei metodą pavyktų sustiprinti ir perkelti į kitas medžiagas, jis galėtų būti aktualus kvantiniams kompiuteriams, jutikliams ir kitoms sistemoms, kurioms labai svarbus stabilus superlaidumas.

„TechNaujienos.lt“ dažnai rašo apie kvantinių technologijų šuolius, tačiau šis eksperimentas išsiskiria savo intuicijai prieštaraujančia idėja: medžiagos savybė pakeista ne pridedant naujos medžiagos, o kontroliuojant tai, kas vyksta tariamai tuščioje erdvėje aplink ją.

Kol kas tai fundamentinės fizikos rezultatas. Bet jei vakuumo laukų kontrolė taps patikimu medžiagų inžinerijos įrankiu, ateityje ji gali tapti dar vienu būdu projektuoti kvantines sistemas ne tik „iš vidaus“, bet ir per jų aplinką.