Аномальное поведение очень грязных сверхпроводников
Физики нашли объяснение парадоксальному поведению «очень грязных» сверхпроводников при низких температурах. Эти перспективные материалы можно будет использовать при создании квантового компьютера. Поняв, почему такие вещества не подчиняются стандартной теории сверхпроводимости, ученые смогут создавать максимально изолированные кубиты — элементарные вычислительные единицы квантовых компьютеров. Работа коллектива исследователей при участии сотрудников Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН опубликована в журнале Nature Physics.
Сверхпроводниками называют материалы, в которых при определенных условиях полностью пропадает электрическое сопротивление. Это означает, что электрический ток может протекать по проводам, которые сделаны из такого материала, без потерь, в то время как в обычных проводах часть энергии рассеивается в виде тепла. Сверхпроводимость открыли в начале XX века, но первую феноменологическую теорию, которая объяснила многие ее свойства, разработали в 1950 году Лев Ландау и Виталий Гинзбург. Спустя семь лет американцы Гарри Бардин, Леон Купер и Джон Шриффер создали общую теорию сверхпроводимости (так называемая теория БКШ), которая немедленно удостоилась Нобелевской премии — настолько очевидна была колоссальная значимость явления.
В числе прочего теория БКШ предсказывала, как сверхпроводники должны вести себя в магнитном поле. Когда поля небольшие, такие вещества «выталкивают» их из себя, оставаясь при этом сверхпроводящими. Это фундаментальное свойство называется эффектом Мейснера. Если продолжить увеличивать поле, в какой-то момент сверхпроводящие свойства резко пропадают. Значение, при котором магнитное поле подавляет в материале сверхпроводимость, называют критическим магнитным полем. Оно зависит от температуры: чем холоднее, тем критическое поле больше. То есть когда сверхпроводник находится при температуре, близкой к критической, достаточно даже небольших магнитных полей, чтобы вывести его из сверхпроводящего состояния, однако при очень сильном охлаждении (до 1/5 от критической температуры и ниже) эта закономерность исчезает и критическое магнитное поле перестает зависеть от температуры. Теперь, чтобы вывести материал из сверхпроводящего состояния, нужно приложить магнитное поле одной и той же величины — неважно, останется ли сверхпроводник при этой температуре или еще охладится.
«Эта классическая картина зависимости не выполняется для "очень грязных" сверхпроводников, — объясняет один из авторов статьи, Михаил Фейгельман из ИТФ имени Л.Д. Ландау. — Этим термином обозначают сверхпроводники, сделанные из сплавов металлов с сильно нарушенной кристаллической решеткой, практически аморфных. Критическое магнитное поле продолжает примерно линейно увеличиваться при понижении температуры до сколь угодно низких значений, которые можно достичь в эксперименте. Этот факт был известен давно, но никакого внятного объяснения у него не было».
В новой работе ученые смогли понять, какова природа нетипичного поведения «очень грязных» сверхпроводников. Ключевым экспериментом, который позволил это понять, стало измерение еще одного важнейшего параметра сверхпроводников — критического тока. Это максимальное значение незатухающего тока, который может протекать в сверхпроводнике без потерь энергии на рассеяние в тепло. При бо?льших токах вещество теряет сверхпроводящие свойства, то есть в нем появляется сопротивление, и образец вещества начинает нагреваться. Физики измеряли, как критический ток в сверхпроводящей пленке из оксида индия зависит от магнитного поля. Ученые пропускали ток через пленку, находящуюся в магнитном поле, значение которого было чуть меньше критического, и наблюдали, при каком значении тока в образце разрушится сверхпроводящее поведение.
Подобные эксперименты проводились и раньше. Уникальность этой работы в том, что зависимость максимального сверхпроводящего тока от магнитного поля в «очень грязных» сверхпроводниках была измерена при магнитных полях, близких к критическим, и очень низких температурах. «Неожиданно оказалось, что критический ток очень простым образом зависит от того, насколько магнитное поле близко к критическому значению. Это степенная зависимость, степень равна 3/2», — говорит Фейгельман. Кроме того, ученые определили, как критическое поле в пленке оксида индия зависит от температуры.
«Глядя на результаты этих двух экспериментов, мы смогли понять, как они взаимосвязаны, — рассказывает Фейгельман. — Стабильное повышение критического магнитного поля при низких температурах в "очень грязных" сверхпроводниках происходит из-за того, что в сверхпроводящем состоянии, которое реализуется в сильном магнитном поле, существуют тепловые флуктуации так называемых абрикосовских вихрей (квантовые вихри сверхтока, которые появляются в сверхпроводниках под воздействием внешнего магнитного поля, которое именно таким образом проникает в сверхпроводник). И мы нашли способ, как описать эти флуктуации». Предсказания созданной авторами работы теории хорошо описывают полученные экспериментальные данные.
«Очень грязные» сверхпроводники, также называемые сильно неупорядоченными сверхпроводниками, представляют собой активную область исследований в современной физике. Обычно, чем больше «беспорядка» в металле, тем хуже он проводит электрический ток. При понижении температуры проводимость неупорядоченных металлов увеличивается. «Очень грязные» сверхпроводники ведут себя иначе: в обычном состоянии они являются слабыми диэлектриками и при охлаждении проводят ток все хуже и хуже, но по достижении критической температуры скачкообразно превращаются в сверхпроводники. «Сверхпроводник и диэлектрик — противоположные по свойствам состояния, именно поэтому удивительно, что в таких веществах они могут переходить одно в другое, — поясняет Фейгельман. — Хотя "очень грязные" сверхпроводники изучают уже 25 лет, полноценной теории, которая бы объясняла все их странности, до сих пор нет».
В последние годы интерес к неупорядоченным сверхпроводникам дополнительно возрос благодаря появлению новых областей, где такие вещества оказались очень востребованными. Например, «очень грязные» сверхпроводники идеально подходят для изоляции от всевозможных помех сверхпроводящих квантовых битов — элементарных вычислительных единиц квантового компьютера. Удобнее всего изолировать их от внешнего мира при помощи элементов с очень высокой индуктивностью. Она определяет, насколько силен будет магнитный поток, создаваемый протекающим в системе электрическим током. Индуктивность вещества тем больше, чем меньше в нем плотность проводящих элементов, а этот параметр уменьшается с ростом «грязи» в сверхпроводниках.
Источник
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
МЕНЮ
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - ...
Последние аномальные новости

Власти региона планируют создать парк 'Аномальная зона Молебка'

Гигантский паук подкрался к полицейскому

Гитлер рассказал слиперу правду об инопланетянах

Жители Муромского района наблюдали световые столбы

Загадки Мавринского майдана

Змея-мутант без глаз обитает в озере Аргентины

Инопланетяне окружают США

К чему снится дорога

Как узнать свою судьбу по дате рождения

Конец Света назначен на первое ноября - 2

Мальчик рассказал, что он раньше был летчиком Люфтваффе

Места силы. Что они могут дать человеку

Миграция экзопланет внутри протопланетного диска

НАСА найдет инопланетян через пять лет

НЛО едва не врезалось в самолет над Лондоном

НЛО появился в прямом эфире утренних новостей

Обнаружили самый большой метеорит во Франции

Призрак заглянул в детскую комнату

Призраки Девятовской каменоломни

Распутин был гениальным актером

Редчайший метеорит был найден на Ближнем Востоке

Самые пугающие места планеты

Секретные самолеты Зоны-51

Секс-кукла произвела фурор

Странная дыра появилась на полюсе Солнца

Тайна пророчеств Нострадамуса

Тунгусская катастрофа. Что упало в 1908 году на Сибирь

Что такое репродуктивный туризм

Чудь белоглазая. В России до сих пор живут гномы

Чупакабра обескровила уток в Магнитогорске

Голос демона услышали в больнице Девона

Греция тонет в озёрах из паутины

Древняя пирамида на Уктусских горах

Замечено массовое исчезновение всех насекомых

Зловещие отечественные фильмы

Красочные световые колонны над Мичиганом

Мистическая ховринская больница. Конец истории

На Земле находят куски Марса

Неведомая мегалитическая культура Донского края

НЛО увидели над сопкой Лохматой Уссурийска

Осколок Нибиру врезался в Солнце

Предсказания Секретных материалов

Призрак капитана Титаника попал на фото

Прямоугольный айсберг удивил ученых

Тайна загадочных рисунков в брянском лесу

Ученые смогли передать человеку виртуальные запахи

Физик предложил объяснение геометрии червоточин

Фильм 'Проклятие плачущей' расскажет страшное мексиканское предание

Флот инопланетян в небе Гааги

Яйцеобразный НЛО над Швейцарией

Характеристика экономической конкуренции

Бюджет бюро защиты от астероидов увеличен в три раза

В Белом доме водятся призраки

Вдовцам сделают секс-кукол в виде умерших жен

Ведьмы решили наложить порчу на судью Кавано

Вспышки красных карликов могут навредить атмосфере экзопланет

Гениальность да Винчи связана с косоглазием

Гиганты Монте Прама

Инопланетяне на кладбище в Квинсе

Инопланетяне торгуют технологиями в обмен на золото

Искусственная луна взойдет над Китаем

Каменный топор подтверждает существование гигантов

Мрачного жреца сняли в Валенсии

На краю Вселенной обнаружили гигантский объект

Парадокс существования Вселенной оказался неразрешимым

Почему Ангкор пришел в упадок

Путешественник во времени показал мир 2045 года

Роботы будут преподавать в школах

Самый ужасный артефакт для воров

Таинственные сигналы из центра Млечного Пути могут оказаться иллюзией

Уфолог показал видео с пришельцем

Бабушка разглядела призраков на семейном фото

Близнецы с одним телом на двоих живут уже два года

Где открываются окна в другие вселенные

Дракон пролетел над Москвой

Женщина родила за 18 лет 44 ребенка

Женщина сняла демона из фильма ужасов Синистер

Жуткий гул услышали ученые в Антарктиде

Загадочное треугольное образование в Неваде

Знаки Зодиака, которые видят вас насквозь

Инопланетяне могут атаковать Землю в любой момент

Конец Света назначен на первое ноября

Лётчик, видевший инопланетян, умер в результате аварии на велосипеде

Мистические места Украины, которые боятся посещать люди

На Марсе были все условия для жизни

Назвали способ продлить жизнь

НАСА планирует отправить людей на Венеру

Полтергейст завелся в баре Ноттингема

Полуразрушенный дом с привидениям в Италии

Почему морская пища замедляет старение

Призрачный пьяница буянит в пабе

Продолжительность жизни резко упадет к 2040 году

Самолет-призрак над Флоридой

Столетняя британка вышла замуж

Тайна безумной оптической иллюзии

Таинственные белые шары замечены над Манчестером

Таинственные лептокварки могут связывать оба типа вещества

Треугольный НЛО напугал жителей Флориды

Утки-морячки стали падать с неба

Черный НЛО в небе шокировал жителей Мексики

Экзопланета с гигантскими кольцами

Авиадиспетчер после встречи с НЛО видит странные сны

Белый шарообразный НЛО замечен на севере Чили

Блогер напугал подписчиков игрой на адском инструменте

Высокоскоростной НЛО пролетел над США

Вьетнамец вырастил грибы в ухе

Гигантский НЛО замечен у Солнца

Дементора сняли над Буэнос-Айресом

Женщина полюбила пиво из-за нового сердца

Загадочное космическое явление оказалось невиданной катастрофой

Из чего строить дома на Марсе

Инопланетяне захватили марсоходы и взялись за орбитальные телескопы

Инопланетяне устроили фейерверк над Альбукерке

История мировых потопов. Когда случится следующий

Космический червь пролетел над США

Названо главное условие продления жизни

Необычные облака над Новороссийском

НЛО взорвался в небе над Парижем

Новый мистический сериал 'Манифест'

Ногти - зеркало здоровья

Обломки не земного происхождения повредили самолет

Обнимающихся призраков сняли в монастыре

Открыли необычное свойство темной материи

Пентагон захватили инопланетяне

Предсказано увеличение продолжительности жизни человека

Стартует экспедиция для изучения кругов на полях Адыгеи

Странные смерти астронавтов, побывавших на Луне

Уфолог обнаружил в космосе группу НЛО

ЦРУ рассекретило доклад о гомосексуализме Гитлера

Что такое искусственный интеллект и на что он способен

Ядовито-фиолетовое небо над Огайо

Легендарное казино под названием Вулкан

Аномалии туннелей Старого Сакраменто

Воображаемый друг Джимми

Девушка проспала два года

Загадочная сверхновая iPTF 14gqr

Загадочное исчезновение шотландского священника

Загадочный Сонный паралич

Загадочный Стоунхендж

Земля летит в черную дыру и в НАСА это знают

Как колонизировать далекую экзопланету

Колдун погонял колдуном. Время было такое

Межзвездный ковчег. Проблемы спасителя человечества

НЛО замечен над Лондоном

НЛО пролетел над британским Мэнсфилдом

Новорожденный вывел мать из комы

Облачный НЛО сфотографировали в Приморье

Певец Басков видит вещие сны о смерти коллег

Поющие призраки кладбища Нес

Правительство США клонирует облака

Призрак дачи полковника Квитко

Призраки дома наркома Берии

Призраки, которые попали на Google Maps

Призрачный табун

Приходилось ли вам когда-нибудь иметь дело с нечистой силой

Секретная военная база Зона 51

Следы внеземных цивилизаций нашли в брянском лесу

Следы приземления НЛО заметили в Аргентине

Третья мировая начнется 29 октября, чтобы отвлечь людей от Нибиру

Удивительная Долина замков

Человекоподобное существо показалось из воды в Калифорнии

Экзопланеты, которые не вписываются в модели формирования планет

Артефакты открывают новые вехи истории

Громкое падение и страшные шаги

Диски инопланетян найдены в Китае

Древняя цивилизация в дальневосточной тайге

Европу смоет огромное цунами

Живые организмы способны расселиться по всей галактике

Жуткие предсказания Нострадамуса начали сбываться

Запуск ракеты SpaceX не понравился инопланетянам

Зловещее бомбоубежище

Искусственный интеллект хотят научить здравому смыслу

Как избавиться от сглаза, порчи и колдовских чар

Какие девушки привлекают мужчин по знакам зодиака

Контакт с призраком в заброшенном доме

Люди, которые слышат голоса своих покойных близких

НЛО пролетел над Кореей

Новый телескоп открыл первый для себя горячий юпитер

Пенсионерка 13 лет пьет только Пепси

Правительство может быть в сговоре с пришельцами

Привидение сняли в Аргентине

Призраки карантинной станции Вудман Пойнт

Призрачные дети играют в заброшенной котельной

Пять невероятных способностей млекопитающих

Сельскохозяйственные участки обнаружили на Луне

Сталкеры сняли на видео призрака

Подписка на новости сайта
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика