Supravadītspēja tika atklāta 1911. gadā, taču tās īpašības un īpašības vēl nav pilnībā izpētītas. Jauni pētījumi par nanovadiem palīdz saprast, kā šī parādība tiek zaudēta.
Dzērienu aukstuma uzturēšanas problēma karstā vasarā ir klasiska fāzes maiņas nodarbība. Tie ir jāizpēta, viela jāuzsilda un jāievēro tās īpašību izmaiņas. Kad esat sasniedzis tā saukto kritisko punktu, pievienojiet ūdeni vai siltumu - un skatieties, kā viela pārvēršas gāzē (vai tvaikā).
Tagad iedomājieties, ka esat visu atdzisis līdz ļoti zemai temperatūrai - tik daudz, ka visi termiskie efekti vairs nav. Laipni lūdzam kvantu realitātē, kur spiediens un magnētiskie lauki nekādā veidā neietekmē jaunu fāžu rašanos! Šo parādību sauc par kvantu fāzes pāreju. Atšķirībā no parastās pārejas kvantu pāreja veido pilnīgi jaunas īpašības, piemēram, supravadītspēju (dažos materiālos).
Ja jūs uzliekat spriegumu supravadītam metālam, elektroni pārvietojas pa materiālu bez pretestības, un elektriskā strāva plūst bezgalīgi, nepalēninot tempu un neradot siltumu. Daži metāli kļūst supravadoši augstā temperatūrā, kas ir svarīgi enerģijas pārraides un datu apstrādes gadījumā, pamatojoties uz supravadītājiem. Zinātnieki atklāja šo fenomenu pirms 100 gadiem, bet pats supravadītspējas mehānisms joprojām ir noslēpums, jo lielākā daļa materiālu ir pārāk sarežģīti, lai detalizēti izprastu kvantu fāžu pārejas fiziku. Tāpēc labākā stratēģija šajā gadījumā ir koncentrēties uz mazāk sarežģītu modeļu sistēmu apgūšanu.
Jūtas universitātes fiziķi ir atklājuši, ka supravadītājvadiem, kas izgatavoti no molibdēna-germānija sakausējuma, notiek kvantu fāžu pārejas no supravadoša uz parastu metālu, ja tie zemā temperatūrā atrodas parastā magnētiskajā laukā. Šis pētījums vispirms atklāja mikroskopisko procesu, kurā materiāls zaudē supravadītspēju: magnētiskais lauks sadala elektronu pārus - Kūpera pāri mijiedarbojas ar citiem tā paša veida pāriem - un viņiem rodas slāpēšanas spēks no nesapārotajiem elektroniem sistēmā.
Pētījums ir detalizēts kritiskajā teorijā, ko ierosināja Vermontas universitātes docents Adrians Del Maestro. Teorija precīzi aprakstīja, kā supravadītspējas attīstība ir atkarīga no kritiskās temperatūras, magnētiskā lauka stipruma un orientācijas, nanovadu šķērsgriezuma laukuma un materiāla, no kura tas izgatavots, mikroskopiskās īpašības. Šī ir pirmā reize supravadītspējas jomā, kad visas kvantu fāzes pārejas detaļas tiek prognozētas ar teoriju, kas apstiprināta uz reāliem objektiem laboratorijā.
"Kvantu fāžu pārejas var izklausīties ļoti eksotiskas, taču tās novēro daudzās sistēmās - sākot no zvaigžņu centriem līdz atomu kodoliem, kā arī no magnētiem līdz izolatoriem," sacīja Jūtas universitātes docents un pētījuma vadošais autors Andrejs Rogačovs. "Kad mēs saprotam kvantu vibrācijas šajā vienkāršākajā sistēmā, mēs varam runāt par katru mikroskopiskā procesa detaļu un pielietot to sarežģītākiem objektiem."
Reklāmas video: