Физики решили загадку дуг Ферми
Австрийские ученые поняли, что происходит с электронами в сверхпроводнике в особом случае. Они нашли причину необычного поведения элементарных частиц и смогли построить модель, описывающую это поведение.
Некоторые материалы проводят электрический ток без сопротивления, но только при очень низких температурах, — это явление называют низкотемпературной сверхпроводимостью. Обнаружение материала, сохраняющего сверхпроводящие свойства при комнатной температуре, могло бы вызвать технологическую революцию. Ученые всего мира ищут такие высокотемпературные сверхпроводники.
Широко исследуемый класс высокотемпературных сверхпроводников — купраты — проявляет неожиданный эффект. В них электроны могут двигаться только в определенном ограниченном числе направлений. Квантово-физически допустимые состояния электронов лежат на кривых, называемых дугами Ферми.
Дуги Ферми неожиданно обрываются в некоторых точках, и это поведение до сих пор не было объяснено традиционными теоретическими моделями. Команде из Технического университета Вены (Австрия) удалось разработать аналитическую модель процессов в купратах и объяснить происхождение разрыва в дугах Ферми.
Ключом к разрыву в последовательности разрешенных состояний электронов оказалось антиферромагнитное взаимодействие атомов. Антиферромагнетизм означает, что магнитное направление атома ориентировано противоположно направлению его соседа. Магнитные моменты электронов разных атомов выстраиваются таким образом, что их ориентация всегда чередуется — как клетки на шахматной доске, где каждая имеет цвет, отличный от соседних.
Исследовательская группа показала, что этот магнитный узор приводит к странному направлено-зависимому поведению электронов. Ученые впервые представили теоретическую модель, объясняющую, почему ферми-дуги внезапно обрываются и почему движение электронов в таких материалах возможно лишь в определенных направлениях.
Они использовали сложные компьютерные симуляции и разработали аналитическую модель, которая описывает эффект с помощью простой формулы. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Электронные состояния на дугах Ферми остаются неизменными, но в месте разрыва происходят сложные процессы. В той части поверхности Ферми (геометрического представления энергетического пространства, на котором электроны могут достигать максимально разрешенных в выбранном материале энергий), где образуется разрыв, формируется Латтингера. Это область, в которой электроны точно не описываются стандартными моделями.
Обнаружение механизма формирования разрыва — ключевой момент для понимания поведения электронов в материалах с высокотемпературной сверхпроводимостью, так как дуги Латтингера указывают на кардинальные изменения в структуре электронных состояний. Исследование этих дуг помогает ученым глубже понять, как квантовые взаимодействия влияют на движение частиц в сверхпроводниках, открывая возможности для разработки новых материалов с улучшенными свойствами.
Telegram 
Дзен 
VK Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии