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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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