Физики обнаружили, что электроны объединяются в пары так, как они это делают в сверхпроводящих материалах, в неожиданном материале, при более высокой температуре, при которой подобные материалы допускают существование сверхпроводимости.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science, пишет ScienceAlert.

Сверхпроводимость описывает способ перемещения электронов через материал без какого-либо сопротивления и последующей потери энергии. Это явление можно наблюдать в разных материалах. Но сверхпроводимость возникает только при чрезвычайно низких температурах, близких к абсолютному нулю (-273,15 градуса Цельсия) и с очень высоким давлением.

Физики в своем исследовании использовали кристалл на основе меди, или купрат, под названием оксид неодима, церия и меди. При низких температурах кристалл проявляет сверхпроводимость, но при более высоких температурах он становится более устойчивым к сверхпроводимости.

Чтобы возникла сверхпроводимость, электроны должны запутать свою квантовую идентичность и превратиться в куперовские пары. Обычные сверхпроводники, которые проявляют сверхпроводимость при температуре ниже минус 248 градусов Цельсия, запутывают свои электроны с помощью колебаний в базовом материале.

Купраты — это необычные сверхпроводники, которые проявляют сверхпроводимость при температурах до минус 143 градуса Цельсия. Физики считают, что существует другой механизм, которые отвечает за спаривание электронов в этих материалах, но точный процесс все еще не совсем ясен.

Оксид неодима, церия и меди, который изучали ученые, похож на обычный сверхпроводник тем, что он не проявляет сверхпроводимости при температуре выше минус 248 градусов Цельсия. Когда электроны запутываются, они менее устойчивы к выбросу из материала при повышении температуры. То есть материал теряет энергию с меньшей скоростью. Это известно, как разрыв спаривания.

Физики наблюдали, как их материал сохраняет больше энергии при температурах до минус 133 градуса Цельсия, а это намного выше температуры перехода сверхпроводимости в минус 248 градусов Цельсия. Это говорит о том, что электроны образуют куперовские пары при довольно высоких температурах.

Пока еще не ясно, что вызывает спаривание электронов. И конкретный материал может не быть тем, который приведет ученых к созданию сверхпроводников, работающих при комнатной температуре и при обычном давлении. Но это открытие является важным шагом на пути к этому.

Сверхпроводимость при комнатной температуре – это мечта физиков. Представьте себе 100-процентную энергоэффективность, которая позволила бы создавать новые технологии и материалы. Поэтому наблюдение некоторых особенностей сверхпроводимости в высокотемпературных материалах является хорошим началом для создания более эффективных сверхпроводников будущего.

Хотя электроны в материале не достигли потока без сопротивления, их объединение в пары является критически важным шагом, необходимым для его возникновения. По словам ученых, если удастся найти новый метод синхронизации пар электронов, то поможет создать сверхпроводники с более высокой температурой.