Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν έναν νέο τύπο υπεραγωγού

Μια επιστημονική ομάδα από την Αμερική μελέτησε το κρυσταλλικό πλέγμα του ρουθηνικού στροντίου (το πιο υποσχόμενο υλικό για το κβαντικό υπολογιστές) και διαπιστώθηκε ότι τα κύματα διαδίδονται μέσω του υλικού με έναν εξαιρετικά ασυνήθιστο τρόπο, κάτι που δείχνει έναν εντελώς νέο τύπο υπεραγωγοί.

Πρόκειται για αυτήν τη μοναδική ανακάλυψη που θέλω να σας πω σήμερα.

Υφιστάμενοι τύποι υπεραγωγών

Όπως γνωρίζετε, τα ηλεκτρόνια στους υπεραγωγούς κινούνται στα λεγόμενα ζεύγη Cooper. Αυτή η συμβίωση προσδίδει στο υλικό μοναδικές ιδιότητες, μία από τις οποίες είναι η πλήρης απουσία ηλεκτρικής αντίστασης.

Έτσι τα υπεραγώγιμα υλικά χωρίστηκαν (η διαίρεση εξαρτάται από τον τύπο των κυμάτων που διέρχονται από αυτά) σε δύο τύπους:

• s-κύμα. Σε αυτούς τους υπεραγωγούς (υδράργυρος, κασσίτερος, μόλυβδος) σε ένα ζεύγος Cooper, τα ηλεκτρόνια έχουν αντίθετα κατευθυνόμενες περιστροφές και τα ηλεκτρόνια είναι στατικά σε σχέση με το κοινό κέντρο μάζας. Με άλλα λόγια, η τροχιακή γωνιακή ορμή των ζευγών είναι μηδέν.
• d - κύμα.
  instagram viewer
  Αυτοί είναι υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας (HTSC), σε τέτοια υλικά, τα ζευγάρια ηλεκτρόνια έχουν αντίθετες περιστροφές, αλλά περιστρέφονται επίσης γύρω από το προκύπτον κέντρο μάζας. Επιπλέον, για τέτοιους αγωγούς, η τροχιακή ροπή των ζευγών Cooper είναι ίση με δύο.

Αποδείχθηκε όμως ότι υπάρχει ακόμη τουλάχιστον ένας τύπος υπεραγωγού.

Ανακάλυψη ενός νέου τύπου υπεραγωγού

Το 1994 ανακαλύφθηκε μια μοναδική ένωση - το strontium ruthenate Sr2RuO4. Το υλικό ήταν ασυνήθιστο στο ότι η εσωτερική του δομή μοιάζει με εκείνη των κλασικών HTSC, αλλά το στοιχείο κύματος ήταν θεμελιωδώς διαφορετικό.

Εκείνη την εποχή, αυτό το υλικό αποδόθηκε στον λεγόμενο μεταβατικό τύπο υπεραγωγών, που σχετίζεται με τον τύπο κύματος p. Λόγω του γεγονότος ότι σε αυτό το υλικό σε ένα ζεύγος Cooper, οι περιστροφές ηλεκτρονίων έχουν μία κατεύθυνση και το ζεύγος ηλεκτρονίων έχει γωνιακή ορμή ίση με την ενότητα.

Αυτή η μοναδική ανακάλυψη εγγυήθηκε ενδεχομένως μια σημαντική ανακάλυψη στη δημιουργία κβαντικών υπολογιστών. Δεδομένου ότι επέτρεψε το σχηματισμό φερμιόνων Majorana (ασυνήθιστα σωματίδια, τα οποία ταυτόχρονα αντιπροσωπεύουν τα δικά τους αντισωματίδια).

Γι 'αυτό για πολλά χρόνια το υλικό έχει μελετηθεί ενεργά, καθώς οι επιστήμονες έψαχναν για επιβεβαίωση της υπόθεσης υπεραγωγιμότητας του κύματος p του υλικού.

Η πρακτική ανακάλυψη αποδείχθηκε πιο ενδιαφέρουσα από τη θεωρητική

Σε μια άλλη προσπάθεια εύρεσης επιβεβαίωσης της θεωρίας, μια ομάδα Αμερικανών επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Cornell (ΗΠΑ) πραγματοποίησε ένα άλλο πείραμα για τη μελέτη του στροντίου ruthenate.

Έτσι, μελετήθηκε ο κρύσταλλος του υλικού χρησιμοποιώντας συντονισμένη υπερηχητική φασματοσκοπία με την υψηλότερη ανάλυση.

Για το σκοπό αυτό, το υλικό ψύχθηκε σε ακραία θερμοκρασία 1,4 Kelvin. Και μετά τα ηχητικά κύματα πέρασαν από τον κρύσταλλο. Και αυτή τη στιγμή μετρήθηκαν οι ελαστικές σταθερές.

Έτσι, τα αποτελέσματα που ελήφθησαν απλώς έπληξαν τους επιστήμονες. Αποδεικνύεται ότι το ρουθηνικό στρόντιο είναι ένας εντελώς νέος τύπος υπεραγωγού. Όπως αποδείχθηκε, τα ηλεκτρόνια στο ζεύγος Cooper έχουν τόσο περίπλοκη σύνδεση που δεν ταιριάζει στην περιγραφή με κύματα s ή d.

Το μόνο πράγμα που καταφέραμε να ανακαλύψουμε ακριβώς είναι ότι η γωνιακή ορμή είναι ίση με τέσσερα, πράγμα που σημαίνει ότι ο νέος υπεραγωγός ανήκει στο κύμα g. Κανένας από τους επιστήμονες ούτε καν υπέθεσε ότι τέτοιοι υπεραγωγοί θα μπορούσαν να υπάρχουν κατ 'αρχήν.

Τα αποτελέσματα του πειράματος είναι εκπληκτικά και οι επιστήμονες σχεδιάζουν να δοκιμάσουν άλλα πολλά υποσχόμενα υλικά που είχαν προηγουμένως ταξινομηθεί στην ομάδα τύπου-p με τον ίδιο τρόπο. Θα περιμένουμε τα αποτελέσματα των νέων πειραμάτων.

Και οι επιστήμονες μοιράστηκαν τα αποτελέσματα αυτού του πειράματος στις σελίδες του περιοδικού Nature Physics.

Και αν σας άρεσε το υλικό, τοποθετήστε τους αντίχειρές σας, εγγραφείτε και γράψτε ένα σχόλιο. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!