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 Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали синтетическое масло для газопоршневых двигателей, позволяющее снизить расход топливного метана на семь процентов. Продукт разработан в целях импортозамещения в сфере энергетики. Разработка открывает новые возможности распределенной энергетики на Крайнем Севере, Дальнем Востоке и других территориях без центральных сетей.
Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
Большой коллектив ученых из Специальной астрофизической обсерватории РАН (п. Нижний Архыз), Астрокосмического центра ФИАН, Крымской астрофизической обсерватории РАН, Санкт-Петербургского государственного университета и МФТИ с коллегами впервые провел комплексный многоволновой анализ переменности блазара Тон 599 за период с 1983 по 2025 год и обнаружил в этих данных скрытый ритм, указывающий на работу двух взаимосвязанных механизмов.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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