Разгадан еще один фрагмент загадки высокотемпературной сверхпроводимости

Физический механизм, ответственный за возникновение сверхпроводимости в материалах с высокой критической температурой (в частности, в купратах) во многом остается загадкой. Эксперименты до сих пор не могли даже прояснить, наблюдается ли в купратах явление (так называемая концепция dressing), которое работает в обычных сверхпроводниках.

На этот последний вопрос, по-видимому, смогли положительно ответить итальянские ученые в рамках совместного проекта Университета Триеста, Elettra Sincrotrone of Trieste и University of Naples Federico II и с участием Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA).

Объясняя концепцию дрессинга на элементарном уровне в статье, вышедшей по итогам работы в Nature Communications, ее первый автор, Даниэль Фаусти (Daniele Fausti), сравнивает электрон с массивной сферой, проталкивающейся сквозь кристаллическую решетку сверхпроводника. На своем пути такая сфера как бы «одевается» в оболочку из упругих деформаций решетки. При определенном сочетании скоростей и направлений движения, другая такая сфера может попадать в «кильватерный след» первой и увлекаться за ней, образуя устойчивую (куперовскую) пару. В обычных условиях электроны, как носители отрицательного заряда, отталкиваются друг от друга, но «одетые» их пары двигаются как одно целое, что и вызывает сверхпроводимость.

Вместе с международной группой ученых Фаусти разработал новый метод прямого наблюдения дрессинга возбуждений в сложных системах. Используя сверхкороткие импульсы света разной частоты оказалось возможно изучать реакцию так называемого бозонного поля, с которым электроны связаны в кристалле La2CuO4 — прародителе семейства купратов. Продолжая аналогию автор рассматривает свет как пульсирующую силу, заставляющую сферу электрона продвигаться в упругой сети связей кристаллической решетки. При некоторых частотах реакция такой сети оказывалась достаточно быстрой, чтобы «одевать» сферу.

По мнению Массимо Капоне (Massimo Capone) из SISSA, отвечавшего за теоретическую поддержку проекта, полученные результаты могут стать стимулом для прогресса в теории высокотемпературной сверхпроводимости. Согласно ним «электроны в действительности вовлекаются в процесс создания пар при содействии сети, удерживающей их вместе несмотря на сильное кулоновское отталкивание».

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365