Создана феноменологическая модель высокотемпературной сверхпроводимости

Сверхпроводимость, открытая экспериментально в 1911 г., дожидалась теоретического обоснования почти полвека. В 1957 г. усилиями Джона Бардина, Леона Купера и Джона Шриффера была наконец создана микроскопическая теория сверхпроводимости, теперь известная как теория BCS (Bardeen, Cooper, Schrieffer). В ней классические сверхпроводники описываются как металлы, в которых фононы (квантованные вибрации кристаллической решетки) играют роль «клея», обеспечивающего эффективное притягивание квазичастиц, ответственное за сверхпроводимость.

Теперь история повторяется на следующем витке спирали. В 1980-е годы были открыты высокотемпературные сверхпроводники, в которых «клей» и симметрия парного конденсата отличаются от классических. И хотя теория и эксперименты продемонстрировали, что роль «клея» в них выполняют флуктуации спина электронов, разработать общую модель данного явления пока не удавалось.

Недавно, ученые из Китайской Академии Наук и Института Санта Фе предложили такую модель в форме феноменологического BCS-подобного выражения для температуры перехода к сверхпроводимости (T_c) материалов с тяжелыми электронами. Оно базируется на простой модели для эффективных расстояния и силы взаимодействия квазичастиц, индуцированного спиновыми флуктуациями и отражает необычные свойства нормального состояния тяжелых электронов — в котором электроны увеличивают массу по мере того, как локальные электронные спины утрачивают намагниченность, и возникает сверхпроводимость.

Новая модель позволила впервые обеспечить количественное объяснение измеренной опытным путем зависимости T_c от давления в материалах с тяжелыми фермионами — CeCoIn₅ и CeRhIn₅. Кроме того, с ее помощью оказалось возможным прогнозировать подобные изменения для других тяжелоэлектронных сверхпроводников.

«Ключевым следующим тестом нашего BCS-подобного выражения будет проверка полученного с его помощью прогноза о том, что зависимость Tc от давления в других тяжелоэлектронных материалах будет иметь куполообразную форму, с максимумом для величины давления, при которой происходит локализация», — сообщил профессор Дэвид Пайнс (David Pines).

Заметное место в дальнейших планах авторов занимает и изучение возможности распространения их метода на купраты и другие неклассические сверхпроводники. «Это очень интересный и важный вопрос, на который мы в настоящее время стараемся найти ответ», — отметил Пайнс.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI