/ Новости
Ученые доказали существование экзотического сверхпроводящего состояния
Группа ученых из Университета Брауна предоставила новые доказательства экзотического сверхпроводящего состояния, впервые предсказанного полвека назад, которое может возникнуть, когда сверхпроводник подвергается воздействию сильного магнитного поля. Магнетизм разбивает электронные пары Купера, что в свою очередь обеспечивает сверхпроводимость. Последнее исследование показывает, что эти неспаренные электроны собираются в дискретные полосы вдоль сверхпроводящего материала. Эти полосы остаются сверхпроводящими.
Сверхпроводники и магнитные поля, как правило, не дружат. Но группа ученых доказала, что при воздействии мощного магнитного поля сверхпроводник может проявить экзотическое сверхпроводящее состояние. Впервые об этом заговорили еще пятьдесят лет назад.
«Понадобилось 50 лет, чтобы показать, что это явление действительно имеет место, — пишет Phys.org со слов Весны Митрович, ведущего профессора физики, который руководил работой. — Мы определили микроскопическую природу этого экзотического квантового состояния материи».
Исследование было опубликовано в Nature Physics.
Сверхпроводимость — способность проводить электрический ток без сопротивления — зависит от формирования сдвоенных электронов, известных как куперовские пары (по имени Леона Купера, физика из Университета Брауна, который получил Нобелевскую премию за выявление этого феномена). В обычном проводнике электроны «дребезжат» по всей структуре материала, что создает сопротивление. Но куперовские пары движутся согласованно таким образом, что это удерживает их от суеты и позволяет путешествовать без сопротивления.
Магнитные поля — враг куперовских пар. Для того чтобы сформировать пару, электроны должны быть противоположными по качеству спина. Обычно сверхпроводящий материал обладает примерно равным количеством электронов с определенным спином, поэтому у каждого из них есть «партнер по танцу». Сильное магнитное поле может переворачивать спины электронов «сверху вниз», тем самым нарушая баланс.
«Вопрос в том, что происходит, когда у нас больше электронов с одним спином, нежели других? — говорит Митрович. — Что происходит с теми, у которых нет пары? Можем ли мы образовать сверхпроводящее состояние при таких условиях, и как оно будет выглядеть тогда?».
В 1964 году физики предположили, что сверхпроводимость действительно может сохраняться в определенных типах материалов при магнитном поле. В основу предположения легло то, что электроны собираются в дискретные полосы или ленты по всему сверхпроводящему материалу. Эти полосы будут обычными проводниками, в то время как остальная часть материала будет сверхпроводящей. Такое состояние получило название FFLO (аббревиатура фамилий теоретиков Питера Фульде, Ричарда Феррелла, Анатолия Ларкина и Юрия Овчинникова, которые предположили его существование).
Чтобы исследовать это явление, Митрович и ее команда использовали органический сверхпроводник со сложным названием k-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2. Этот материал состоит из сверхтонких листов, сложенных друг на друга, и именно он проявляет состояние FFLO.
После применения мощного магнитного поля к материалу, Митрович и ее сотрудники из Французской национальной лаборатории высоких магнитных полей в Гренобле исследовали его свойства с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
Ученые обнаружили регионы по всему материалу, в которых собрались беспарные электроны с верхним спином. Эти «поляризованные» электроны ведут себя «как маленькие частицы, забитые в коробку», говорит Митрович, и образуют так называемые связанные состояния Андреева.
«Что примечательно в этих связанных состояниях, так это то, что они позволяют проводить сверхтоки через несверхпроводящие регионы, — говорит Митрович. — Таким образом, ток может проходить без сопротивления через весь материал в таком сверхпроводящем состоянии».
В течение многих лет экспериментаторы пытались предоставить убедительные доказательства существования FFLO, но все без толку. Митрович и ее коллеги предприняли несколько нелогичных попыток, чтобы достичь успеха. В частности, исследовали материал при гораздо более высокой температуре, чем необходимо для квантовых экспериментов.
«Обычно для наблюдения квантовых состояний вам нужен максимальный холод, который ограничит тепловое движение, — говорит Митрович. — Но путем повышения температуры мы увеличили энергетическое окно, в которое смог заглянуть наш зонд ЯМР и найти искомое нами состояние. Это был прорыв».
Новое понимание того, что происходит, когда спин собрания электронов становится неравным, может иметь последствия не только для сверхпроводимости, считает Митрович.
Оно может помочь астрофизикам понять пульсары — плотно упакованные нейтронные звезды, которые, как полагают, являются одновременно сверхпроводящими и обладают сильным магнитным полем. Также оно может иметь отношение к спинтронике, области устройств, которые работают на основе электронного спина, а не заряда; в основном они создаются из слоистых ферромагнитных сверхпроводящих структур.
«На самом деле, наша работа выходит за рамки проблем сверхпроводимости, — говорит Митрович. — Она имеет значение для объяснения других вещей во Вселенной, включая поведение плотных кварков, частиц, которые составляют атомные ядра».
Источник: http://hi-news.ru/science/uchenye-dokazali-sushhestvovanie-ekzoticheskogo-sverxprovodyashhego-sostoyaniya.html
Поделиться в Живом Журнале
Стать расой бессмертных – главная эволюционно-историческая задача человечества в III тысячелетии
Имея мышление бессмертных, парадигму бессмертных в качестве мировоззренческой основы, такие люди обязательно реализуют подобные технологии, и мир радикально изменится. Эволюционная ветвь гомо сапиенс в очередной раз сделает крутой вираж и вынесет человечество к невообразимым высотам, туда, где раньше парили только избранные одиночки – бессмертные и боги.
ПодробнееРобот открыл холодильник и принес оттуда пиво
Немецкие разработчики научили гуманоидного робота-помощника TIAGo самостоятельно искать путь к холодильнику, открывать его и приносить пиво. Модульный суперкомпьютер NVIDIA Jetson TX2, служащий зрительным центром робота, позволил ему не только эффективно проложить путь, но и найти пиво запрошенной марки по этикетке.
ПодробнееВ Швеции попытаются создать электронные копии умерших людей
Руководство крупной сети шведских похоронных бюро «Феникс» поставило перед собой амбициозную цель: попытаться создать максимально правдоподобные электронные копии усопших людей.
ПодробнееУчёные из США разработали искусственный аналог глаза
Новое изобретение представили учёные из Школы инженерных и прикладных наук при Гарвардском университете — они создали искусственный глаз, работающий по принципу человеческого.
ПодробнееАмериканцы занялись разработкой реактивных дронов для истребителей
Массачусетский технологический институт по заказу ВВС США занялся разработкой компактных реактивных беспилотных летательных аппаратов, которые можно было бы запускать со стандартного подвеса для ракет под крылом истребителя. Новая разработка получила название Firefly.
ПодробнееToyota представила гуманоидного робота с экзоскелетным управлением
Компания Toyota представила гуманоидного робота T-HR3, управляемого с помощью экзоскелетного контроллера с шлемом виртуальной реальности. Система позволяет оператору управлять движениями робота на месте или передвигать его, а также чувствовать отдачу при взаимодействии с объектами.
ПодробнееЧеловекоподобный робот научился делать сальто
Специалисты Boston Dynamics научили прямоходящего робота Atlas выполнять сальто. Ролик с демонстрацией его новых способностей опубликован на YouTube-канале компании.
ПодробнееРобот-спасатель от Honda: пять «глаз» и 33 степени подвижности
На Конференции по робототехнике в Ванкувере компания Honda представила прототип робота-спасателя E2-DR. У новинки 33 степени подвижности, пять «глаз» и защищенный от пыли и влаги корпус.
ПодробнееToyota представила автомобиль-робот, в салоне которого сразу 2 водительских места
Казалось бы, суть самоуправляемых автомобилей заключается в том, чтобы максимально обеспечить удобство пассажиров и «убрать» из салона водителя, доверив контроль за ситуацией роботу. Вроде бы логичное решение, но вот автоконцерн Toyota думает иначе. Недавно они представили крайне продвинутую версию самоуправляемого авто. Только вот водительских мест в нем аж целых два.
ПодробнееRHP2 - гуманоидный робот, созданный для того, чтобы падать, подниматься и снова падать
Исследователи-робототехники во всем мире тратят безумно большое количество времени и усилий для того, чтобы предотвратить или уменьшить вероятность падения создаваемых ими роботов.
ПодробнееМифы и факты о сверхумном искусственном интеллекте
Станет ли искусственный интеллект лучшим изобретением человечества или же, наоборот, его худшей ошибкой?
Подробнее/ мнения экспертов и членов инициативной группы
- Александр АлексеевичДоктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией математической нейробиологии Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Фролов«Проблема создания искусственной памяти, сохраняющей содержимое естественной памяти индивидуального человека, хотя и является сложной, но представляется разрешимой...»
- КевинБританский учёный-киборг. Доктор наук в области технической кибернетики (Институт теории информации и автоматизации Чешской АН, 1994). PhD в области электротехники (системы управления) (Имперский колледж Лондона, 1982)
Уорвик«...Я прочел все ваши материалы, и большинство идей мне очень близки. Ваш план работ на ближайшие 30 лет меня восхищает!»
- Павел ОлеговичПрофессор практики Московской школы управления СКОЛКОВО, к.э.н., партнер группы "Метавер"
Лукша«Развитие интерфейсов позволяет принципиально по-другому взаимодействовать не только с локальным пространством, но и с глобальным пространством, т.е. продолжая «мозг – компьютер – Сеть», мы можем получать системы принципиально нового способа организации».
- Александр ВладимировичМастер ТРИЗ, вице-президент Международной ассоциации ТРИЗ, ректор Московского общественного института технического творчества
Кудрявцев«Развитие технической цивилизации в конечном счете приведет к полной автономии человека от внешних обстоятельств. Техника свернется как тонкая пленка, как некая субстанция, пронизывающая человека...»
- Марат СеменовичРазработчик инновационных технологий, изобретатель, мастер ТРИЗ (теория решения изобретательских задач), кандидат педагогических наук
Гафитулин«...В моем понимании слияние человека и машины началось сразу же, как только человек целенаправленно взял в руки предмет своего труда».
- АндерсФутуролог, трансгуманист, писатель, член Исследовательского общества Джеймса Мартина в Институте будущего человечества в Оксфордском университете
Сандберг«Я, определенно, захотел бы перенести свой разум в искусственное тело, если бы для этого существовала достаточно безопасная технология...»
- Андрей ЮрьевичКандидат физико-математических наук, координатор международного проекта OpenWorm с российской стороны, научный сотрудник лаборатории Моделирования сложных систем ИСИ СО РАН им. А.П. Ершова
Пальянов«...Когда мы разгадаем червя – мы поймем жизнь...»
- Лев АлександровичДоцент, кандидат технических наук, профессор кафедры САиУ
СтанкевичПервый этап решения проблем бессмертия человека имеет своей главной целью создание нейроуправляемого аватара – гуманоидного робота с человекоподобным скелетом, набором технических мышц и сенсоров.
- Владимир НиколаевичДиректор Филиала РГМУ «НКЦ геронтологии» Минздравсоцразвития РФ, академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор
Шабалин«Россия была и остаётся богатой интеллектуалами, несмотря на значительную утечку мозгов за рубеж. А когда будут первые результаты, с удовольствием вернутся и наши специалисты и потянутся иностранные...»
- Игорь ВалентиновичБиофизик, председатель междисциплинарного семинара по трансгуманизму и научному иммортализму РФО РАН, директор по науке компании «КриоРус», член Координационного совета и один из основателей Российского трансгуманистического движения
Артюхов«Как самолет оказался эффективнее птицы, как подводная лодка плавает быстрее, чем кит, так и искусственное тело в какой-то момент догонит и перегонит тело естественное...»
- Михаил ЮрьевичКандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории термостойких термопластов ИСПМ РАН, создатель наносенсорной нейроподобной системы «Электронный нос»
ЯблоковЧлен инициативной группы«При создании искусственного человека к робото-техническому направлению, которое сейчас преобладает, надо добавить эмоциональное. На самом деле, эта идея комплексная, она витает в воздухе...»
- Борис КарповичДоктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН
Гаврилюк«Для кожи киборга нужно просто сделать систему питания. А вообще... мы ведь несложно устроены! Есть всего несколько систем: кровеносная разносит кислород и питательные вещества, выделительная выводит отходы. Остальное — рабочие органы. Вначале можно сделать простейший живой организм. А потом более сложные системы...»
- НикФилософ, профессор Оксфордского университета, известный своими работами об антропном принципе, основатель (вместе с Д. Пирсом) Всемирной ассоциации трансгуманистов
Бостром«Цифровой путь [бессмертия] – это наша возможность разработать технологию полного копирования мозга, когда мы могли бы создать очень подробную модель конкретного человеческого мозга и воспроизвести ее на компьютере. Тогда мы имели бы потенциал бесконечного существования, создавали бы запасные копии человека и тому подобное...»
- Вячеслав ЕвгеньевичДоктор биологических наук, профессор, изобретатель аппарата «Биоискусственная печень»
РябининЧлен инициативной группы«Вся тенденция развития науки показывает: то, что мы считали невозможным, становится возможным. Кто мог представить, что руки и ноги начнут ходить под влиянием соответствующих импульсов? Прогресс движется не в арифметической, а в геометрической прогрессии...»
- МаксимРоссийский писатель-футуролог, журналист
КалашниковЧлен инициативной группы«Это то, что еще никто в мире не решился делать. Создание сверх- и постлюдей считаю спасением нас от вырождения и вымирания, обретением новой силы. Именно это может сделать Россию мировым лидером....»