cs.llcitycouncil.org
Věda

Co se skutečně děje v supravodivých materiálech?

Co se skutečně děje v supravodivých materiálech?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Vysokoteplotní supravodivost by mohla být o krok blíže díky práci mezinárodního týmu fyziků. Při studiu prostorových korelací atomů draslíku při teplotách těsně nad absolutní nulou by pozorování týmu mohla pomoci identifikovat ideální podmínky potřebné k vyvolání supravodivosti.

[Zdroj obrázku:MIT - Sampson Wilcox]

Supravodivost: téměř dokonale účinný způsob vedení elektřiny v materiálu prostřednictvím eliminace energetických ztrát. V současné době je tato neuvěřitelná vlastnost určitých materiálů možná pouze za specifických extrémně nízkých teplot. Pokud by při teplotě místnosti mohla být indukována supravodivost, dopad na možnou účinnost elektrické energie by byl mimořádný. Ale pochopení toho, jak k supravodivosti dochází, brání naše schopnost vizualizovat tento jev.

S ohledem na to vědci z MIT navrhli „kvantový simulátor“, který pomocí atomů modeluje chování elektronů v supravodivé pevné látce.

Vedoucí týmu, profesor Martin Zwierlein, MIT, pro MIT News uvedl: „Na základě tohoto atomového modelu můžeme pochopit, co se v těchto supravodičích ve skutečnosti děje a co by měl člověk dělat, aby vyrobil supravodiče o vyšší teplotě, které se snad budou blížit pokojové teplotě.“

Atomový model týmu je založen na Fermi-Hubbardově modelu interagujících atomů, což je teorie běžně používaná k vysvětlení základních principů supravodivosti. Výzkumníci dříve dokázali pomocí tohoto modelu předvídat pouze chování slabě interagujících supravodivých elektronů. Profesor Zwierlein vysvětlil:

"To je velký důvod, proč nerozumíme vysokoteplotním supravodičům, kde elektrony velmi silně interagují." Na světě neexistuje žádný klasický počítač, který by dokázal vypočítat, co se stane při velmi nízkých teplotách k interakci [elektrony]. Jejich prostorové korelace také nikdy nebyly pozorovány in situ, protože nikdo nemá mikroskop, který by sledoval každý jednotlivý elektron. “

Ochlazením studovaných atomů draslíku na pouhých několik nanokelvinů a jejich zachycením v laserem generované mřížce vytvářející dvourozměrnou rovinu byli vědci schopni sledovat polohy a interakce jednotlivých atomů. Chování pozorovaných atomů se lišilo v závislosti na hustotě plynu v každé poloze.

V oblastech s nižší hustotou - směrem k okraji mřížky - se atomy staly „asociálními“. To je v souladu s chováním elektronů teoretizovaným slavným fyzikem 20. století Wolfgangem Paulim, jehož takzvané „Pauliho díry“ popisují tendenci elektronů udržovat určitou sféru osobního prostoru. "Vyřezávají si trochu prostoru pro sebe, kde je velmi nepravděpodobné, že by v tom prostoru našli druhého chlapa," řekl Zwierlein.

Ke skutečně zajímavému chování došlo v oblastech s vyšší hustotou. Pozorované atomy se nejen spojily dohromady, ale také ukázaly střídavé magnetické orientace. Zwierlein vysvětlil: "Jsou to krásné antiferomagnetické korelace se šachovnicovým vzorem - nahoru, dolů, nahoru, dolů."

Dále popsal neobvyklou tendenci těchto atomů „poskakovat jeden na druhém“, což vedlo k prostoru vedle svazku párů atomů. Podobnost mezi tímto chováním a chováním vyžadovaným pro - stále teoretickou - vysokoteplotní supravodivost je silná. Teoreticky může být supravodivost indukována při teplotě místnosti pohybem elektronových párů bez tření mezi vhodně velkými prostory v mřížce. Zwierlein to popsal takto:

„Pro nás se tyto účinky vyskytují při nanokelvinech, protože pracujeme se zředěnými atomovými plyny. Pokud máte hustou hmotu, stejné účinky se mohou dobře objevit i při pokojové teplotě. “

Přečtěte si zjištění týmu v jejichVěda deník.

VIZ TÉŽ: V teorii supravodiče mohou být nedostatky

Prostřednictvím: MIT

Napsal Jody Binns


Podívejte se na video: GOING SUPERSONIC with. Air Force Thunderbirds! Pulling 7 Gs in an F-16 -Smarter Every Day 235