Виновниками сверхпроводимости могут оказаться нечастицы

Общепринятая теория сверхпроводимости основана на формировании куперовских пар благодаря небольшому притяжению, возникающему между электронами в металлах. В некоторых полупроводниках, как полагают ученые, в роли «клея» для электронных пар выступают фононы. Однако во многих материалах процессы, ведущие к образованию пар, пока непоняты и неизвестно, что служит связующим агентом для электронов.

В работе, опубликованной в недавнем выпуске New Journal of Physics, сотрудники дрезденского Института Физики Сложных Систем им. Макса Планка, Джеймс ЛеБланк (James LeBlanc) и Адольфо Грушин исследовали возможность того, что это сложное поведение электронов вызвано присутствием нечастиц (unparticle).

Эти гипотетические объекты, как следует из их названия, отличаются от других частиц: их масса не постоянна, а уменьшается или растет прямо пропорционально энергии и импульсу. Нечастицы определяют как состояние материи, подобно фотонам инвариантное к масштабу, но, в отличие от них, обладающее ненулевой массой — некоторое сочетание массивных частиц, ведущих себя так, как будто их масса равна нулю.

Авторы показывают, что если бы в сверхпроводниках присутствовали нечастицы, они бы содействовали связыванию куперовских пар из нормальных электронов. Эта индуцированная нечастицами сверхпроводимость, по их мнению, очень отличалась бы как от обычной фононной, так и от любых других гипотез с частицами в качестве клея, так как все частицы в этих предложениях имеют массу.

«С „клеем нечастиц“ мы можем получить сверхпроводимость в тех случаях, в которых „клей частиц“ никогда не будет работать. Высокотемпературные сверхпроводники могут быть одним из таких случаев», — считает ЛеБланк.

Не имеющие плотности нечастицы сложно обнаружить экспериментально, это можно сделать только косвенно, по реакции на их присутствие соседних частиц. В поиске сигнатур нечастиц авторы связывают большие ожидания с будущими экспериментами на Большом Адронном Коллайдере.

Кроме того, в дальнейшем, оба физика планируют исследовать все возможные формы связи между нечастицами и сверхпроводимостью.