Тайны псевдощели в квантовой физике разгаданы
Благодаря умелому применению вычислительной техники ученые совершили прорыв в понимании "псевдощеля", давней загадки в квантовой физике, тесно связанной со сверхпроводимостью. Открытие, представленное в журнале Science, поможет ученым в их поисках сверхпроводимости при комнатной температуре, святого грааля физики конденсированных сред, который позволит передавать энергию без потерь, создавать более быстрые аппараты магнитно-резонансной томографии и сверхбыстрые левитирующие поезда.
Некоторые материалы, в состав которых входят медь и кислород, обладают сверхпроводимостью (при которой электричество течет без сопротивления) при относительно высоких, но все же низких температурах, ниже минус 140 градусов по Цельсию. При более высоких температурах эти материалы переходят в так называемое псевдощелевое состояние, в котором они иногда ведут себя как обычный металл, а иногда больше похожи на полупроводники.
Ученые обнаружили, что псевдощель присутствует во всех так называемых высокотемпературных сверхпроводящих материалах. Но они не понимали, почему и как это проявляется, и сохраняется ли оно, когда температура падает до абсолютного нуля (минус 273,15 градуса по Цельсию) - недостижимого нижнего предела температуры, при котором движение молекул прекращается.
По словам соавтора исследования Антуана Жоржа, директора Центра вычислительной квантовой физики Института Флэтайрона, благодаря лучшему пониманию того, как возникает псевдощель и как она соотносится с теоретическими свойствами сверхпроводящих материалов при абсолютном нуле, ученые получают более четкое представление об этих материалах.
"Это похоже на то, что у вас есть пейзаж и много тумана, а раньше вы могли видеть только несколько долин и несколько вершин", - говорит он. "Теперь туман рассеивается, и мы можем видеть больше пейзажа в целом. Это действительно захватывающее время".
Квантовые физики могут изучать такие состояния, как псевдощель, с помощью вычислительных методов, моделирующих поведение электронов в материале. Но эти вычисления невероятно сложны из-за квантовой запутанности, при которой электроны становятся связанными и не могут рассматриваться по отдельности даже после того, как они разделяются. Для более чем нескольких десятков электронов прямой расчет поведения всех частиц невозможен.
"Вычислить свойства этих материалов чрезвычайно сложно — их невозможно точно смоделировать даже на самом мощном компьютере, который только можно придумать", - говорит Джордж. "Приходится прибегать к хитроумным алгоритмам и упрощенным моделям".
Одна из известных моделей называется моделью Хаббарда: исследователи рассматривают материал как шахматную доску, по которой электроны могут перемещаться между соседними ячейками подобно ладье. Электроны могут вращаться как вверх, так и вниз. Два электрона могут занимать одно и то же место на плате только в том случае, если у них противоположные спины и они затрачивают энергию. С помощью этой модели, которая появилась в 1960-х годах, ученые могут применять различные вычислительные методы, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны в разных ситуациях.
"Есть класс методов, которые очень хорошо работают при нулевой температуре, и есть другой класс методов, которые очень хорошо работают при конечных температурах", - говорит Федор Шимкович IV, ведущий автор нового исследования, который был постдоком вместе с соавтором Мишелем Ферреро в Политехнической школе и Колледже искусств. Франция в Париже, а в настоящее время возглавляет команду IQM Quantum Computers в Мюнхене, Германия. "Эти два мира обычно не общаются друг с другом, потому что между ними, при очень низких, но конечных температурах, на самом деле находится самый сложный с точки зрения вычислений режим".
Это промежуточное состояние и есть то самое место, где находится псевдощель. Чтобы справиться с этим режимом, команда применила алгоритм под названием diagrammatic Monte Carlo, который был впервые описан в 1998 году; в 2017 году он был усовершенствован Риккардо Росси, соавтором новой статьи. В отличие от квантового Монте-Карло, плодотворного и хорошо известного алгоритма, который использует случайность для изучения небольших областей модели за один раз и объединяет эти исследования для получения выводов, диаграммный Монте-Карло рассматривает взаимодействия по всей шахматной доске сразу.
"Метод диаграммного Монте-Карло сильно отличается", - говорит Росси, исследователь из CNRS и Университета Сорбонны. "В принципе, мы можем моделировать бесконечное число частиц".
Вооружившись схематическим методом Монте-Карло, команда выяснила, что происходит с материалами с псевдощелью, когда они остывают до абсолютного нуля. Из предыдущих исследований они знали, что материалы могут начать становиться сверхпроводящими или у них могут образоваться "полосы", в которых электроны выстраиваются в ряды совпадающих спинов, разделенных рядами пустых квадратов.
В какое состояние переходит модель Хаббарда при абсолютном нуле, зависит от количества электронов. Когда модель включает в себя ровно столько электронов, сколько клеток на шахматной доске, вся доска превращается в устойчивый шахматный узор с восходящими и нисходящими спинами, что делает материал электрическим изолятором (совершенно неинтересным для исследований сверхпроводимости, поскольку изоляторы противоположны проводникам). Добавление или отнятие электронов может привести к появлению сверхпроводимости и/или полос.
Исследователи знали, что при более высоких температурах, при которых электроны все еще перемещаются, удаление электронов вызовет псевдощель, но они не знали, что произойдет при охлаждении материала.
"Обсуждался вопрос, всегда ли псевдощель переходит в полосатое состояние", - говорит Джордж. "Наша статья отвечает на этот важный вопрос в данной области и закрывает это окно". Исследование показало, что когда материалы в псевдощели охлаждаются до абсолютного нуля, на них действительно образуются полосы. Интересно, добавляет Джордж, что изменение модели Хаббарда, позволяющее осуществлять диагональные перемещения, как у слона, приводит к тому, что псевдощель превращается в сверхпроводник по мере остывания.
В статье также был дан ответ на вопрос о том, что вызывает псевдощель, в которой расположение электронов больше не является однородным, как это было при абсолютном нуле, а вместо этого включает в себя несколько полосатых областей, несколько квадратов с двумя электронами, несколько дырок и несколько участков в шахматном порядке. Исследователи выяснили, что как только в расположении электронов появляются эти шахматные участки, материалы попадают в псевдощель. Эти два важных ответа на вопрос о псевдощели помогают еще больше прояснить модель Хаббарда.
"На более широком уровне, все это является частью коллективных усилий всего научного сообщества по объединению вычислительных подходов, позволяющих раскрыть эти сложные орешки", - говорит Джордж. "Мы переживаем времена, когда, наконец, эти проблемы проясняются".
Эти результаты также принесут пользу другим приложениям, выходящим за рамки численных расчетов, включая квантовое моделирование газов - 20-летнюю область на стыке квантовой оптики и физики конденсированных сред. В этих экспериментах атомы охлаждаются до сверххолодных температур, а затем с помощью лазеров улавливаются в сетку, подобную модели Хаббарда. Благодаря новым разработкам в области квантовой оптики исследователи теперь могут понизить эти температуры почти до такой степени, что образуется псевдощель, объединяющая теорию и эксперимент.
"Наша статья имеет прямое отношение к моделированию ультрахолодных квантовых газов", - говорит Джордж. "Эти квантовые симуляторы сейчас находятся на грани того, чтобы увидеть это явление псевдощели, поэтому я ожидаю действительно интересных разработок в ближайшие год-два".
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
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 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Выяснили происхождение странной пары планет

Жизнь на Земле зависела от редкого металла

Жуткая аудиозапись экипажа Аполлона-12

Инопланетяне - правда или вымысел

Катастрофическое раскрытие информации

Моя встреча с призраком Брюса Форсайта

Мы должны относиться к Земле как к звездолету

НЛО над Мичиганом скрыт в досье Трампа

Новые файлы со взрывоопасными данными

От светящихся зеленых шаров до летающих дисков

Ошеломляющие сообщения о зеленых шарах

Парк Юрского периода в реальной жизни

Понимание расширения Вселенной и темной энергии

Пугающая встреча офицера разведки США с НЛО

Разумные инопланетяне где-то там

Столкновение НЛО с группой истребителей

Температурные карты Марса в высоком разрешении

Файлы об НЛО могут иметь неприятные последствия

Шары и таинственные объекты

Эпоха контроля разума и секретных экспериментов

Карго-доставка из Китая для новичков. Пошаговый алгоритм от закупки до получения

Бесчисленные оранжевые шары роятся над США

Видеоролики с НЛО, опубликованные в новой базе данных

Власти США опубликовали десятки роликов с НЛО

Загадочные круги на полях в 2026 году

Истребитель сбивает НЛО в недавнем видео Пентагона

Маленький городок стал точкой притяжения НЛО

Марсоход обнаружил странную пирамиду

Мета голосует за тотальную слежку

НЛО над Казахстаном

НЛО, сбитый американским истребителем

О чем говорит нам вторая партия файлов об НЛО

Пентагон публикует новую партию файлов об НЛО

Почему гора Таганай начала качаться

Пять фактов из новых файлов Трампа об НЛО

Сообщения о наблюдениях НЛО по всему Мэриленду

Столкновение истребителя с НЛО над озером Гурон

Тайны архивов АНБ

Уточнили места для поиска внеземных цивилизаций

Ученые верят в инопланетян, но смеются над НЛО

Ярмарка НЛО в Пайн-Буше

Американский истребитель сбивает НЛО над Мичиганом

Видеозаписи и документы военных США об НЛО

Военное министерство США опубликовало файлы об НЛО

Вторая серия материалов об НЛО

Как создавать экзотическую квантовую материю

Как создаются миры-изгои

Компания Пантекс упоминается в документах об НЛО

Крошечный мир с атмосферой, которой не должно быть

Материалы об НЛО рассекреченные Пентагоном

Министерство войны обнародавало партию файлов об НЛО

Мы больше не являемся главными хищниками планеты

Мы не были одни в течение 77 лет

Необъяснимые зеленые шары и летающие диски

НЛО заметили с круизного лайнера у берегов Канкуна

Новая партия файлов об НЛО

Пентагон опубликовал вторую серию документов об НЛО

Последняя партия файлов и видеозаписей об НЛО

Рассекреченные файлы Пентагона об НЛО

Самые популярные теории об инопланетянах

Следующая порция файлов об НЛО

Состав поверхности близлежащей суперземли

Столкновение F-16 над озером Гурон в Мичигане

Стоунхендж был первым спортивным стадионом Британии

США публикуют вторую партию рассекреченных файлов

Таинственный сигнал преследовал астрономов

Ури Геллер о своем туре по бункеру пришельцев

Ученые раскрывают тайну египетских пирамид

Файлы и видеоматериалы об НЛО, опубликованные Пентагоном

Формирование Луны до сих пор остается загадкой

Я потерял дар речи после этих наблюдений

Внутри Млечного Пути скрывается другая галактика

Вторжение инопланетян спровоцирует кризис и хаос

Жуткая тайна окружает зону тишины США

Загадка Стоунхенджа, возможно, разгадана

Загадочное круглое сооружение недалеко от Зоны 51

Загадочные кувшины веками пылились в поле

Задача планирования маршрута к астероидам

Звездообразный аппарат инопланетян

Инопланетный материал обнаружен внутри кратера

Искусственный интеллект может имитировать умерших

Как образуются тесные двойные звёзды

Миссия по поиску землеподобных планет

Мы ищем внеземную жизнь не в том направлении

Национальные парки - охотничьи угодья инопланетян

НЛО существуют на самом деле

Новые документы об НЛО вызывают споры

Новый литий-плазменный двигатель для Марса

Новый способ планирования траекторий к астероидам

Обломки НЛО и тела инопланетян скрываются

Океанами правят высшие разумные существа

Правительство США готовит вторую партию файлов

Рой аппаратов может получить изображение Проксимы Б

Скандал с вскрытием инопланетянина

Скрытые структуры обнаружили в Великой пирамиде

Случайно доказали теорию струн

Старая гиперскоростная звезда

Фактор, определяющий продолжительность вашей жизни

Физики измерили отрицательное время

Фонд опубликовал документы АНБ об НЛО

ЦРУ знает о четырех типах инопланетян

Готовятся к публикации более масштабные секреты

Документы об НЛО вызывают вопросы о предвзятости

Дональд Трамп опубликовал странное изображение

Загадочная смерть специального агента

Настоящий Индиана Джонс подвергся нападению

Настоящий 'Парк Юрского периода' в реальной жизни

НЛО длиной 100 миль замечен над Луной

НЛО замечен на орбите Земли

Обнаружены четыре типа инопланетной жизни

Пастор предупреждает о демонических НЛО

Пентагон рассекретил 162 файла об НЛО

Поразительный случай встречи НЛО с истребителями

Почему ваши молекулы являются правосторонними

Правительство США знает о четырёх видах инопланетян

Свиньи-мутанты обрели тревожные способности

Скандал вокруг НЛО разгорелся вновь

Странное фото Трампа вызывает споры

Тайна корабля-призрака Мэри Селест разгадана

Физический варп-двигатель считался невозможным

Что если инопланетяне вторгнутся на Землю

Экскурсии по России и миру с местными гидами

Аномальные воздушные феномены в Аргентине

Астронавт МКС заснял неопознанный объект

В обломках НЛО нашли четыре вида инопланетян

Возможность миграции жизни с Марса на Землю

Воспроизвели механизм гибели нашей Вселенной

Вторая сфера обнаружена в джунглях Колумбии

Древние каменные горшки Лаоса оказались склепами

Из обломков НЛО извлекли четыре вида инопланетян

Конгресс переключают свое внимание на подрядчиков

Конспирология встречается с реальными новостями

Людьми манипулируют инопланетяне

Мегалитическая гробница переписывает историю

НЛО превосходят американский арсенал

Пост Трампа в социальных сетях стал вирусным

Рассекретили материалы об аномальных объектах

Рассекреченные правительственные документы об НЛО

Создают искусственный мозг из живых клеток

Сообщения о наблюдениях НЛО в регионе Лоукантри

Учёный ЦРУ раскрывает конкретные виды инопланетян

Что мы узнали из первой НЛО-публикации Пентагона

Вера в НЛО не является религией в традиционном смысле

Демоны мучили меня невообразимыми способами

Зомби, призраки и НЛО захватили Западную Вирджинию

Как будет выглядеть первый контакт

Картина того, чего на самом деле хотят инопланетяне

Моё пребывание в самом демоническом доме США

Мужчина арестован за звонок по поводу зомби

О полупрозрачных существах расскажут в июне

Они помнят каждый миг своей жизни

Пирамиды были гравитационными передатчиками

Раскрыт главный инопланетный секрет США

Рептилоиды, серые и нордики

Сайт Пентагона зафиксировал более 1 млрд посещений

Самые мрачные демонические видения

Старый снимок вновь взбудоражил мир уфологии

Тайна корабля-призрака Мэри Селест разгадана

Трамп вызвал хаос, опубликовав фото инопланетянина

Уфолог Климов рассказал о фото инсектоида

Феномен НЛО - дело рук дьявола

Фото с Аполлона не должны были публиковать

Британская Зона 51 хранит секреты инопланетян

Восьмиконечный НЛО был ангелом с крыльями

ИИ-помощник устроил настоящий кошмар

История Вселенной может быть переписана

Кракены эпохи динозавров

Мифы о полой Земле и нацистских НЛО

НЛО на Луне поддаются объяснению

НЛО нацелены на ядерные объекты

НЛО призваны раскрыть наши скрытые силы

Обнаружены минимум четыре инопланетных вида

От богомолов до рептилоидов

Пришельцы на крыше школы в Анлаби

Психоз, вызванный ИИ

Раскрыты секретные файлы Базза Олдрина об НЛО

Сын президента Байдена высказался о НЛО

Тайна скрытого храма под Сфинксом

Трамп публикует загадочные изображения

Тысячи подводных НЛО роятся вдоль побережья США

Ужасающие послания из космоса

Файлы об НЛО являются спусковым механизмом

Австрийский космонавт хотел бы увидеть инопланетян

Военным известно о четырех видах инопланетян

Документы об НЛО опубликованы в сети

Загадочный НЛО замечен над Ормузским проливом

Наверх
Яндекс.Метрика