Американські фізики виявили в металах незрозумілий феномен

Вчені Стенфордського університету виявили в надпровідних металах феномен, який поки ще не має пояснення.

Цей феномен ставить під сумнів фізичну теорію надпровідності і для свого опису вимагає квантові комп’ютери.

Дослідники вивчили перехідну фазу в надпровіднику Bi-2212 (Bi2Sr2CaCu2O8+x), використовуючи метод фотоелектронної спектроскопії з кутовим дозволом (ARPES). Інтенсивне ультрафіолетове світло вибиває електрони зі зразка, а по енергії і швидкості частинок визначається поведінку електронів в металі.

Надпровідність викликана електронами, які нижче певної критичної температури утворюють куперовские пари і можуть безперешкодно проходити через кристал. Вище цієї межі у високотемпературних надпровідниках виникає «дивна» фаза, при якій електрони поводяться не як незалежні частинки, як у звичайних металах, а ніби збираються в гурти.

Крім температури на фазовий перехід впливає ступінь легування, тобто наявності в металі домішок. При відносно високій температурі перехід між нормальним і «дивним» металом відбувається при частці домішок 19-20 відсотків. Дослідники показали, що при цьому розподіл енергії електронів стрибкоподібним чином змінюється. Якщо температуру знизити до надпровідної фази, то стрибок згладжується, і властивості починають змінюватися поступово.

Згідно з фізичного принципу, званому квантовим фазовим переходом, цього не повинно відбуватися: стрибкоподібний характер має відбуватися і при низьких температурах. На думку вчених, феномен може пояснюватися квантової заплутаністю, і поведінку частинок можна задовільно описати лише за допомогою квантового комп’ютера.

Надпровідниками називають матеріали, які проводять електрику з нульовим опором. Це явище вперше виявилося при дуже низьких температурах (декілька градусів вище абсолютного нуля), проте потім сверпроводимости вдалося досягти при більш високих температурах (92 кельвіна).