ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Станислав Кравченко
Сообщения: 1085
Зарегистрирован: Ср янв 23, 2008 14:47

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#691   Станислав Кравченко »

и хрен бы с ним, с выговором, когда комнатный сверхпроводник в руках.
И с нобелевкой также - победителей не судят.
Тут же и свора теоретиков начнет вокруг вертеться, и инвесторы деньгами махать.
философ

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34628
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#692   morozov »

Станислав Кравченко писал(а):
Вт окт 09, 2018 20:13
и хрен бы с ним, с выговором, когда комнатный сверхпроводник в руках.
И с нобелевкой также - победителей не судят.
Тут же и свора теоретиков начнет вокруг вертеться, и инвесторы деньгами махать.
Ваше непросвещенное мнение тут не причем. ВТСП уперлось в стену и экспериментально. Новые сверхпроводники находят пачками, силы огромные и денег не меньше чем на ЛИГО уходит.

Рекорд Тс держится двадцать лет. В настоящее время (на 1993 г.) рекордным значением критической температуры Tc =135 K (под давлением Tc=165 K, −109 °C) обладает фаза HgBa2Ca2Cu3O8+x, открытое в 1993 г. С. Н. Путилиным и Е. В. Антиповым из МГУ.

Главное нет понимания.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34628
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#693   morozov »

Что поражает.
1. Линейная зависимость сопротивления в нормальном состоянии.
2. Кротко действующая сила спаривания.
3. Независимость уровня Ферми от допирования.
4. Немонотонная зависимость от допирования.
5. Почти нулевой изотопический эффект.
6. Аномальная и сильная зависимость о давления.
7. Псевдощель.
8. Странности замещения атомов меди.


Станислав, комментировать не обязательно. Я это пишу для себя.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Станислав Кравченко
Сообщения: 1085
Зарегистрирован: Ср янв 23, 2008 14:47

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#694   Станислав Кравченко »

уперлись в купраты ... но сверхпроводимость - физическое явление, а не химическое.
Пока об этом ни вспомнят, так и будут топтаться на месте.
Некоторые вопросы готов пояснить, естественно, это мое видение и не более того.
философ

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34628
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#695   morozov »

Именно купраты.
Любая частичная замена атомов меди убивает сверхпроводимость.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34628
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#696   morozov »

Кобальтовая аномалия заставляет пересмотреть представления о сверхпроводимости

Открытие странного эффекта квантовой природы международной командой исследователей из Принстонского университета приближает час решения фундаментальных проблем.

Будущее энергетики, медицины, компьютеров, высокоскоростного электротранспорта и прочих сфер напрямую определяется возможностью создания особого класса материалов, способных пропускать ток без паразитных потерь из-за действия сопротивления.

Обычно это становится возможным только при криогенном охлаждении ниже точки кипения азота (−196 °C), что неизбежно влечет за собой ограничения в плане практического применения.

Экспериментируя с добавлением малого количества кобальта в состав железосодержащих высокотемпературных сверхпроводников, авторы работы зафиксировали проявление квантового фазового перехода, нарушающего классическую теорему Филипа Андерсона, удостоенного Нобелевской премии 1977 года.

Это оказалось полной неожиданностью для ученых, побудив их заняться поиском объяснения необычного поведения атомной структуры металла, пошатнувшего позиции устоявшихся теоретических конструкций. Физики считают большой удачей обнаружение данной аномалии, поскольку в конечном итоге оно приведет к лучшему пониманию способов обхода имеющихся сегодня препятствий.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34628
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#697   morozov »

Легко подтвердить теорию которой нет
Изображение
Ультрахолодные атомы подтвердили теорию высокотемпературной сверхпроводимости

Направление спинов ультрахолодных атомов в магнитном поле

Peter Brown, Princeton University.

Изучая охлажденные до нескольких миллиардных долей кельвина атомы, физики обнаружили необычное поведение частиц. В присутствии сильного магнитного поля атомы вели себя согласно модели Ферми — Хаббарда, предложенной для объяснения высокотемпературной сверхпроводимости. Статья с результатами опубликована в журнале Science.

Исследователи обнаружили, что под воздействием сильного магнитного поля атомы в оптической решетке меняют свой порядок, а их спины по отношению друг к другу наклоняются. Эта ситуация, называемая скошенным антиферромагнетизмом, предсказывается моделью Ферми — Хаббарда, которую создавали для объяснению высокотемпературной сверхпроводимости в купратах — одном из типов соединений меди. «Никто ранее не наблюдал такого поведения в подобных системах», — сказал соавтор Васим Бакр из Принстонского университета.

Купраты — однии из самых перспективных сверхпроводников. Однако из-за высокой сложности этих соединений ученым не удается напрямую разобраться, какие их свойства приводят к падению сопротивления. Вместо этого физики исследуют искусственные кристаллы из атомов в ячейках созданной лазером оптической решетки, свойства которой можно сделать очень похожими на изучаемую систему.

В работе исследовался отклик искусственного кристалла из атомов лития на мощное магнитное поле в зависимости от величины дисбаланса частиц с различными направлениями спина. В экспериментах было установлено соответствие измерений с результатами для купратов. «Это еще одно свидетельство, что предложенная модель Ферми — Хаббарда является правильной моделью для описания происходящих в веществе процессах», — подытожил Бакр.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34628
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#698   morozov »

Физик-теоретик: "комнатные" сверхпроводники появятся в ближайшие 10-20 лет
Виктор Лахно рассказал о противоречиях в классической теории сверхпроводимости и о своей гипотезе, которая может их разрешить
Изображение
МОСКВА, 22 июня. /ТАСС/. Благодаря открытию первых высокотемпературных сверхпроводников, которые могут работать при высоких температурах в экзотических условиях, первые полноценные "комнатные" сверхпроводники создадут в ближайшие один-два десятилетия. Так считает российский физик-теоретик, директор Института математических проблем биологии РАН Виктор Лахно. Он рассказал ТАСС о том, как работают сверхпроводники и что может разрешить противоречия в классической теории сверхпроводимости.

"Сейчас мы находимся в состоянии, похожем на ту ситуацию, которая возникла после прокладки трансатлантического телеграфного кабеля в середине XIX века. Уравнения Максвелла еще не были открыты, однако это не мешало человечеству использовать телеграф. Открытия последних лет запустили настоящую гонку по созданию высокотемпературных сверхпроводников. Для теоретика нет никакой разницы, работают ли текущие материалы такого рода при сверхвысоких давлениях или при комнатном давлении. Сам факт их существования говорит о том, что их "комнатные" аналоги рано или поздно появятся", – считает ученый.

За последние годы химики и физики создали несколько новых типов сверхпроводников, которые работают при очень высоких температурах. К примеру, пять лет назад российские и немецкие исследователи выяснили, что подобные свойства может проявлять обычный сероводород, если его сжать до нескольких миллионов атмосфер. Для самых удачных версий этого соединения температура перехода в сверхпроводимое состояние приближается к отметке в –70 °С, что сопоставимо с температурами в Антарктике.

Открытие подобных соединений потребовало нового теоретического объяснения того, как эти материалы проводят ток без измеримых потерь. Дело в том, что согласно классической теории сверхпроводимости, которую в середине прошлого века сформулировали Джон Бардин, Леон Купер и Джон Шриффер (по их фамилиям эту теорию называют теорией БКШ), они не должны существовать.

"Самой большой загадкой этого физического феномена по-прежнему остается вопрос того, как именно он работает. Если почитать современные научные статьи по сверхпроводимости, то можно заметить, что ведущие теоретики и экспериментаторы употребляют выражение "спаренные электроны", однако оно никогда не расшифровывается. Дело в том, что никто точно не знает, что они на самом деле представляют собой", – отмечает Лахно.

Раньше ученые предполагали, что за сверхпроводимость отвечают так называемые куперовские пары, попарно связанные друг с другом электроны, существование которых Леон Купер теоретически описал в 1956 году. Современные данные опровергают эту гипотезу. Дело в том, что подобные пары электронов, объединенные так называемыми фононными взаимодействиями, при температуре выше 30 кельвинов (–243 °С) в принципе не должны существовать. Открытие высокотемпературных сверхпроводников показало, что некоторые положения теории Купера могут быть не верны.
Проблемы теории

"У теории БКШ и других объяснений существованию сверхпроводников есть и другие проблемы. К примеру, долгое время ученые считали, что в формировании куперовских пар участвуют все свободные электроны. На самом деле это не так. В 2016 году наши коллеги из США провели серию экспериментов, которая показала, что лишь небольшая часть частиц участвовала в их образовании", – пояснил ученый.

Как отметил Лахно, его теория разрешает эту проблему, а также объясняет многие другие необычные особенности, характерные как для купратов, давно известных высокотемпературных сверхпроводников на основе меди, так и для недавно открытых веществ подобного рода. В их число входят различные соединения водорода и некоторых других элементов, в том числе серы, лантана, актиния.

По его мнению, необычные свойства новых сверхпроводников, а также все характерные черты их классических аналогов могут объясняться тем, что сверхпроводящие материалы по структуре похожи на своеобразный двумерный или даже одномерный материал с необычными физическими свойствами.

В частности, он состоит из особых квазичастиц-поляронов, которые возникают внутри сверхпроводников в результате движения электронов. При этом он ведет себя как так называемый конденсат Бозе – Эйнштейна – особая форма материи. Она представляет собой особую квантовую субстанцию, которая ведет себя как один гигантский атом, "размазанный" на огромную площадь.

В прошлом ученые считали, что двумерные аналоги конденсата Бозе–Эйнштейна не могут существовать в принципе. Однако несколько лет назад российские физики-теоретики, в том числе Лахно, показали, что подобные структуры могут существовать внутри особых структур и зон в высокотемпературных сверхпроводниках.

"Биполяроны в сверхпроводниках обладают крайне необычными свойствами, они ведут себя как волны, а не как частицы, которые можно локализовать в конкретных точках пространства. Они образуют конденсат Бозе – Эйнштейна, их уже давно пытались связать со сверхпроводимостью. Однако их существование при высоких температурах раньше считалось невозможным. Наша теория показывает, что это возможно для делокализованных квазичастиц, которые могут двигаться по всему кристаллу и сохраняют стабильность не только при низких температурах", – пояснил Лахно.

Проверка практикой

Последняя версия этой теории, которую разработал Лахно и недавно опубликовал в научных статьях в российских и зарубежных научных журналах, внесла несколько важных уточнений в эти идеи. В частности, физик связал сверхпроводимость с так называемыми биполяронами – связанными парами поляронов, а также выявил возможные механизмы рождения таких пар и уточнил их природу.

Эта теория может объяснить, как биполяроны могут существовать при комнатных температурах, а также то, почему они возникают в "водородных" сверхпроводниках, которые по своим свойствам и структуре радикально отличаются от купратов и других металлических материалов такого рода.

"Теория – это одно дело, однако в дальнейшее развитие сверхпроводников должен вступить инженерный ум. В данном случае теория позволяет нам двигаться вперед не на ощупь, а осознанно. К примеру, я предложил простой подход: поскольку концентрация пар маленькая, то мы можем увеличить ее, взяв сверхпроводящий кабель и легировав его периферию магнитными примесями. Это приведет к увеличению концентрации пар в его середине", – отметил Лахно.

Как предполагает физик, эту идею можно достаточно легко воплотить на практике, если бы ей заинтересовался один из производителей высокотемпературных сверхпроводников. Проверить его гипотезу иначе можно в экспериментах, которые могли бы показать, что пары биполяронов будут существовать при высоких температурах.

По словам Лахно, подобные опыты в прошлом году уже провели физики из Йельского университета. Их эксперименты указали на то, что внутри медных высокотемпературных сверхпроводников есть определенные пары частиц, которые не распадаются при высоких температурах. Как предполагает ученый, они представляют собой пары биполяронов из его теории.

"Если мы подтвердим, что эти частицы существуют в конденсированной материи, то перед нами откроются чрезвычайно широкие теоретические перспективы и в других областях, в том числе в космологии и атомной физике. Нам, однако, нужно в первую очередь решать земные вопросы и создать реальные высокотемпературные сверхпроводники. До эпидемии я думал, что первые сверхпроводники, работающие при комнатной температуре и высоком давлении, появятся уже в этом году, однако теперь этот прогноз надо сдвинуть на полгода-год. А полностью эта задача будет решена в ближайшие одно-два десятилетия", – подытожил физик.
________________________________
Разговорам про поляроны более 30 лет. Ну поговорят еще 20 лет... пустышка братцы.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34628
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#699   morozov »

Загадка "странных металлов". Ученые открыли новое состояние вещества
08:00 09.09.2020 (обновлено: 08:17 09.09.2020)
Изображение

Установка, где был синтезирован сверхпроводник из лантана и водорода - РИА Новости, 1920, 09.09.2020
CC0 / Public Domain /
МОСКВА, 9 сен — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Ученые давно установили, что сложные соединения меди — купраты — ведут себя не так, как прочие металлы. Теперь же американские физики увидели в них новое состояние вещества. Эти материалы открывают возможность создания высокотемпературных сверхпроводников, необходимых энергетике и приборостроению. РИА Новости разбиралось в особенностях "странных металлов".
Первые высокотемпературные сверхпроводники
В 1911 году физики из Голландии обнаружили, что при температуре, близкой к абсолютному нулю — всего три кельвина, или минус 270 градусов Цельсия, — сопротивление ртути становится нулевым: электрический ток передается через металл без потерь. Так открыли сверхпроводимость.
Затем ее наблюдали в некоторых других металлах и сплавах. Температура перехода в это состояние, названная критической, несколько различалась, но всегда была экстремально низкой, достижимой лишь в лабораторных криогенных установках с помощью жидкого гелия.
Ситуация изменилась в 1986-м, когда сотрудники научного подразделения корпорации IBM Карл Мюллер и Георг Беднорц открыли первый высокотемпературный сверхпроводник — купрат лантана и бария. Уже на следующий год им за это присудили Нобелевскую премию.
Высокотемпературными считаются сверхпроводники при температуре не ниже 77 кельвинов. Это точка кипения жидкого азота, которым в промышленности охлаждают приборы и провода.
График открытия сверхпроводящих соединений с 1900 по 2015 годы. Голубыми ромбами отмечены купраты - РИА Новости, 1920, 08.09.2020
CC BY-SA 4.0 / PJRay /
График открытия сверхпроводящих соединений с 1900 по 2015 год. Голубыми ромбами отмечены купраты
Сверхпроводниками оказались и другие купраты. Самый известный — BSCCO, или, как его называют физики, "биско" — "сэндвич" из слоев оксидов висмута, стронция, меди и чистого кальция.
С этими материалами связаны уникальные разработки в электротехнике, энергетике, транспорте — системы передачи энергии на огромные расстояния без потерь, бесконтактные высокоскоростные поезда, сверхсильные магниты, используемые в термоядерных реакторах, двигатели для межпланетных космических кораблей.
Элементарная ячейка высокотемпературного купратного сверхпроводника на основе оксида висмута Bi-2212 - РИА Новости, 1920, 08.09.2020
CC BY 2.5 / James Slezak /
Элементарная ячейка высокотемпературного купратного сверхпроводника BSCCO
Загадка "странных металлов"
Хотя купраты уже активно применяют — например, десятки километров проводов из BSCCO в Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, — ученые до сих пор до конца не разобрались с физическим механизмом их высокотемпературной сверхпроводимости.
Классическая теория БКШ, названная в честь ее авторов — американских физиков Джона Бардина, Леона Купера и Джона Шриффера, хорошо объясняет сверхпроводимость при температуре выше 30 кельвинов, а некоторые купраты сохраняют это качество до 130 кельвинов.
Но и при более высоких температурах, когда сверхпроводимость пропадает, купраты сильно отличаются от обычных металлов. Например, их электрическое сопротивление с понижением температуры падает линейно, а не пропорционально квадрату разницы температур. Это противоречит теории ферми-жидкости, разработанной советским физиком Львом Ландау в 1956 году.
Электроны в металлах при низких температурах ведут себя подобно частицам электронного газа, а взаимодействия между такими квазичастицами — фермионами — описывают уравнения квантовой механики. Теория ферми-жидкости подтверждается для всех металлов, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни, но не работает для купратов. Поэтому физики выделили их в отдельную группу "странных металлов".
В отличие от обычных металлов, в которых электроны перемещаются свободно при небольшом количестве взаимодействий и небольшом сопротивлении, в "странных" они передвигаются медленно и на ограниченное расстояние. При этом очень активно рассеивают энергию. "Странные металлы" находятся где-то между классическими металлами и изоляторами, у которых сильно взаимодействующие электроны занимают фиксированные позиции.
В последние годы ученые обнаружили множество "странных металлов", но без сверхпроводимости. Ситуация с купратами стала еще более загадочной.

Загадка "странных металлов". Ученые открыли новое состояние вещества
08:00 09.09.2020 (обновлено: 08:17 09.09.2020)
69604
Установка, где был синтезирован сверхпроводник из лантана и водорода - РИА Новости, 1920, 09.09.2020
CC0 / Public Domain /
МОСКВА, 9 сен — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Ученые давно установили, что сложные соединения меди — купраты — ведут себя не так, как прочие металлы. Теперь же американские физики увидели в них новое состояние вещества. Эти материалы открывают возможность создания высокотемпературных сверхпроводников, необходимых энергетике и приборостроению. РИА Новости разбиралось в особенностях "странных металлов".
Первые высокотемпературные сверхпроводники
В 1911 году физики из Голландии обнаружили, что при температуре, близкой к абсолютному нулю — всего три кельвина, или минус 270 градусов Цельсия, — сопротивление ртути становится нулевым: электрический ток передается через металл без потерь. Так открыли сверхпроводимость.
Затем ее наблюдали в некоторых других металлах и сплавах. Температура перехода в это состояние, названная критической, несколько различалась, но всегда была экстремально низкой, достижимой лишь в лабораторных криогенных установках с помощью жидкого гелия.
Ситуация изменилась в 1986-м, когда сотрудники научного подразделения корпорации IBM Карл Мюллер и Георг Беднорц открыли первый высокотемпературный сверхпроводник — купрат лантана и бария. Уже на следующий год им за это присудили Нобелевскую премию.
Высокотемпературными считаются сверхпроводники при температуре не ниже 77 кельвинов. Это точка кипения жидкого азота, которым в промышленности охлаждают приборы и провода.
Изображение
График открытия сверхпроводящих соединений с 1900 по 2015 годы. Голубыми ромбами отмечены купраты - РИА Новости, 1920, 08.09.2020
CC BY-SA 4.0 / PJRay /
График открытия сверхпроводящих соединений с 1900 по 2015 год. Голубыми ромбами отмечены купраты
Сверхпроводниками оказались и другие купраты. Самый известный — BSCCO, или, как его называют физики, "биско" — "сэндвич" из слоев оксидов висмута, стронция, меди и чистого кальция.
С этими материалами связаны уникальные разработки в электротехнике, энергетике, транспорте — системы передачи энергии на огромные расстояния без потерь, бесконтактные высокоскоростные поезда, сверхсильные магниты, используемые в термоядерных реакторах, двигатели для межпланетных космических кораблей.
Элементарная ячейка высокотемпературного купратного сверхпроводника на основе оксида висмута Bi-2212 - РИА Новости, 1920, 08.09.2020
Изображение
Элементарная ячейка высокотемпературного купратного сверхпроводника BSCCO
Загадка "странных металлов"
Хотя купраты уже активно применяют — например, десятки километров проводов из BSCCO в Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, — ученые до сих пор до конца не разобрались с физическим механизмом их высокотемпературной сверхпроводимости.
Классическая теория БКШ, названная в честь ее авторов — американских физиков Джона Бардина, Леона Купера и Джона Шриффера, хорошо объясняет сверхпроводимость при температуре выше 30 кельвинов, а некоторые купраты сохраняют это качество до 130 кельвинов.
Но и при более высоких температурах, когда сверхпроводимость пропадает, купраты сильно отличаются от обычных металлов. Например, их электрическое сопротивление с понижением температуры падает линейно, а не пропорционально квадрату разницы температур. Это противоречит теории ферми-жидкости, разработанной советским физиком Львом Ландау в 1956 году.
Электроны в металлах при низких температурах ведут себя подобно частицам электронного газа, а взаимодействия между такими квазичастицами — фермионами — описывают уравнения квантовой механики. Теория ферми-жидкости подтверждается для всех металлов, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни, но не работает для купратов. Поэтому физики выделили их в отдельную группу "странных металлов".
В отличие от обычных металлов, в которых электроны перемещаются свободно при небольшом количестве взаимодействий и небольшом сопротивлении, в "странных" они передвигаются медленно и на ограниченное расстояние. При этом очень активно рассеивают энергию. "Странные металлы" находятся где-то между классическими металлами и изоляторами, у которых сильно взаимодействующие электроны занимают фиксированные позиции.
В последние годы ученые обнаружили множество "странных металлов", но без сверхпроводимости. Ситуация с купратами стала еще более загадочной.

Физик-теоретик Ян Заанен из Лейденского университета в Нидерландах предположил, что в "странных металлах" нарушается принцип Паули, согласно которому два и более тождественных фермиона не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии. Заанен назвал это "физикой нечастиц", а состояние вещества в высокотемпературных сверхпроводниках — "запутанной сжимаемой квантовой материей". Ученый считает, что в "странных металлах" частицы, с одной стороны, проявляют черты коллективного поведения, а с другой — запутываются друг с другом.
Еще одна гипотеза описывает поведение электронов в "странных металлах" по аналогии с так называемыми изоляторами Мотта — кристаллическими веществами, которые в соответствии с обычной теорией электрической проводимости должны быть проводниками. Их электроны находятся в узлах кристаллической решетки, ровно по одному на узел, а когда появляются дополнительные, изоляторы Мотта сразу превращаются в сверхпроводники.
Сверхпроводящие полуметаллы
Сильное магнитное поле подавляет сверхпроводимость. Ученые из США, Германии и Колумбии во главе с Аркадием Шехтером (США) решили посмотреть, как поведут себя купраты при низких температурах в магнитных полях — станут ли они похожи на обычные металлы, потеряв сверхпроводящие свойства.
Физики подняли напряженность поля до огромных значений в 60-70 тесла, но оказалось, что и в таких условиях сопротивление в зависимости от напряженности магнитного поля, как и от температуры, меняется линейно, а не в соответствии с квадратичным законом, как полагается "нормальным" металлам. То есть они вроде бы и проявляют свойства металлов, но как-то неохотно, вполсилы.

Новое состояние материи

Многие исследователи, в том числе Заанен, считают, что поведение электронов в "странных металлах", еще называемых квантовыми критическими металлами, настолько сложно, что создать его модель под силу только квантовым компьютерам.
"Это потенциально революционный этап в фундаментальной физике, — пишет ученый на своей странице сайта Лейденского университета. — Спустя тридцать лет все больше свидетельств того, что высокотемпературная сверхпроводимость указывает на радикально новую форму материи, которая определяется последствиями квантовой запутанности в макроскопическом мире".
Тем не менее американские физики из Корнельского университета и Института Флэтайрон в Нью-Йорке сообщили, что построили первую цифровую модель "странных металлов", которая подтвердила предположение нидерландского ученого о том, что это новое состояние материи, переходная форма между классическими проводящими металлами и изоляторами.
Исследователи соединили два подхода. С помощью метода квантового встраивания, разработанного в 1990-х в Центре вычислительной квантовой физики Института Флэтайрон, выполнили подробные расчеты для нескольких атомов, а не для всей квантовой системы.
Затем, используя квантовый алгоритм Монте-Карло, который полагается на случайную выборку, создали модель поведения электронов при сверхнизких температурах, вплоть до абсолютного нуля.
В классической модели металлов при низкой кинетической энергии положение электронов становится более фиксированным, и система из так называемого состояния спинового стекла, для которого характерны случайные спиновые взаимодействия, переходит в состояние изолятора. А когда кинетическая энергия высокая, электроны движутся свободно, слабо взаимодействуя, и система переходит в состояние ферми-жидкости.
Изображение
Диаграмма, показывающая разные состояния вещества в зависимости от температуры (Т) и силы взаимодействия (U), нормированных на количество электронных переходов (t) - РИА Новости, 1920, 08.09.2020
© P. Cha et al. / PNAS, 2020
Диаграмма, показывающая разные состояния вещества в зависимости от температуры (Т) и силы взаимодействия (U), нормированных на количество электронных переходов (t)
Меняя соотношение между кинетической энергией и энергией взаимодействия электронов, ученые довели модельную систему до грани между обычным металлом и изолятором. В этот момент и появились "странные металлы". На диаграмме выявили область между двумя известными фазами, где электроны не полностью заблокированы, но и не полностью свободны.
Теперь предстоит придумать официальное название новому состоянию вещества.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 34628
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: ВТСП ? НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Номер сообщения:#700   morozov »

Сообщение
Теория высокотемпературной сверхпроводимости
1 сентября 2020
Теория Бардина-Купера-Шриффера (БКШ) успешно объясняет сверхпроводимость простых металлов, однако в её рамках не удаётся пока описать высокотемпературные сверхпроводники-купраты. Исследователи из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне (США) P.W. Phillips, L. Yeo и E.W. Huang разработали новую теорию [1], объясняющую на микроуровне сверхпроводимость купратов. Купраты относятся к изоляторам Мотта с допированием. Авторы применили для их описания модель Hatsugai–Kohmoto, являющуюся модификацией модели Хаббарда, и нашли новые точные решения. Был идентифицирован механизм, играющий роль куперовского спаривания в теории БКШ, и обнаружена неустойчивость, соответствующая сверхпродящему состоянию. Показано, что отношение температуры перехода к энергетической щели больше, а плотность сверхтекучей компоненты меньше, чем в теории БКШ. Модель также объясняет наблюдаемое в эксперименте повышенное поглощение купратами излучения на низких частотах. Обсуждение некоторых моделей высокотемпературных сверхпроводников см. в [2-4]. [1] Phillips P W, Yeo L, Huang E W Nature Physics, онлайн-публикация от 27 июля 2020 г. [2] Изюмов Ю А, Плакида Н М, Скрябин Ю Н УФН 159 621 (1989); Izyumov Yu A, Plakida N M, Skryabin Yu N Sov. Phys. Usp. 32 1060 (1989) [3] Максимов Е Г УФН 170 1033 (2000); Maksimov E G Phys. Usp. 43 965 (2000) [4] Вальков В В и др. УФН 191, принята к публикации (2020); Val’kov V V et al. Phys. Usp. 64, accepted (2020)
Всего лишь еще одна теория ВТСП. Ерунда конечно.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»