Pseudogap ja suprajohtavuus

Fyysikot ovat löytäneet yhteyden magnetismin ja aineen salaperäisen olomuodon, pseudogapin, välillä. Pseudorako esiintyy tietyissä kvanttimateriaaleissa juuri sen lämpötilan yläpuolella, jossa ne muuttuvat suprajohtaviksi.

Löydökset voisivat auttaa tutkijoita suunnittelemaan uusia materiaaleja, joilla on haluttuja ominaisuuksia, kuten korkean lämpötilan suprajohtavuus, jossa sähkövirta kulkee ilman vastusta.

Käyttämällä juuri absoluuttisen nollapisteen yläpuolelle jäähdytettyä kvanttisimulaattoria tutkijat löysivät universaalin kaavan siinä, miten elektronit – jotka voivat spinnata ylös- tai alaspäin – vaikuttavat naapureidensa spineihin järjestelmää jäähdytettäessä.

Löydökset edustavat merkittävää askelta kohti epätavanomaisen suprajohtavuuden ymmärtämistä, ja ne olivat tulosta yhteistyöstä Max Planck -kvanttioptiikan instituutin kokeellisten tutkijoiden ja teoreettisten fyysikkojen, mukaan lukien Antoine Georgesin, New Yorkissa sijaitsevan Simons-säätiön Flatiron-instituutin laskennallisen kvanttifysiikan keskuksen (CCQ) johtajan, välillä.

Kansainvälinen tutkimusryhmä julkaisi tuloksensa Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä. Mind the Pseudogap grafiikka.

Suprajohtavuus on ollut vuosikymmenten tutkimuksen vauhdittajana ja sillä on lupaus mullistaa kaikki pitkän matkan sähkönsiirrosta kvanttilaskentaan. Suprajohtavuutta ei kuitenkaan vielä täysin ymmärretä.

Pseudogapin ymmärtämistä pidetään laajalti välttämättömänä suprajohtavuuden taustalla olevien mekanismien selvittämiseksi ja ominaisuuksiltaan parempien materiaalien suunnittelussa.

Piilotettujen korrelaatioiden paljastaminen

Teoreetikoille nämä tulokset tarjoavat uuden vertailukohdan pseudoraon malleille. Laajemmin ottaen uudet havainnot tuovat tutkijoita lähemmäksi ymmärrystä siitä, miten korkean lämpötilan suprajohtavuus syntyy vuorovaikutuksessa olevien, 'tanssivien' elektronien kollektiivisesta käyttäytymisestä. "Paljastamalla pseudoraon piilevän magneettisen järjestyksen paljastamme yhden mekanismeista, jotka saattavat lopulta liittyä suprajohtavuuteen", Chalopin selittää.

Tutkimus korostaa myös kokeellisen ja teorian välisen yhteistyön voimaa. Yhdistämällä yksityiskohtaiset teoreettiset ennusteet tarkasti kontrolloituihin kvanttisimulaatioihin tutkijat pystyivät tunnistamaan malleja, jotka muuten olisivat jääneet piiloon.

Aiheesta aiemmin:

Tutkijat havaitsivat korreloitujen häiriöiden lisäävän suprajohtavuutta

Ehdotus suprajohtavuustutkimuksen edistämiseksi

Topologinen suprajohtavuus ilman suprajohteita