Физики объяснили одновременное существование магнетизма и сверхпроводимости
Объединить конфликтующие свойства помогли квазичастицы со специфическим зарядом. Если удастся подтвердить предложенную теорию экспериментом, то перед нами — новый тип квантовых материалов.
Сверхпроводимость и магнетизм — свойства вещества, возникающие из-за особенностей поведения электронов в материале. Объект будет магнитом, если у него есть собственное магнитное поле, образующееся из-за примерно одинаковых спинов электронов в веществе. Сверхпроводник определяют как вещество, в котором электроны могут двигаться без трения, например, объединяясь в куперовские пары.
Долгие годы ученые считали, что магнетизм и сверхпроводимость не могут сосуществовать в одном материале: магнитное поле может разрывать связи между куперовскими парами, есть эффект Мейснера — при переходе в сверхпроводящее состояние проводник полностью вытесняет из себя магнитное поле или «пускает» его внутрь в особом виде — как вихри Абрикосова.
Но в начале 2025 года две исследовательские группы опубликовали статьи о материалах, в которых одновременно регистрируются и сверхпроводимость, и магнетизм. Первым оказался ромбоэдрический графен (состоящий из четырех или пяти слоев графена), вторым — дителлурид молибдена (MoTe₂). В обоих случаях использованные образцы настолько тонкие, что ученые считают их двумерными.
Исследователи предположили, что совместить сверхпроводимость и магнетизм могут квазичастицы — энионы. Их существование предсказали в 1980-х, а во время разработки теоретического описания поведения энионов ученые выдвинули теорию, что в присутствии магнетизма квазичастицы должны иметь возможность проявлять сверхпроводимость.
Теперь, когда ученые такие материалы нашли, потребовалось описание происходящих в этих материалах процессов. Команда физиков из Массачусетского технологического института в США смогла его предложить. Статья об этом опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые уже знали, что для дителлурида молибдена интересующее их состояние вещества сопровождалось дробным квантовым эффектом Холла, при котором электроны в материале дробились на энионы.
«Когда в системе есть энионы, происходит следующее: каждый энион может пытаться двигаться, но его движение „фрустрировано“ присутствием других энионов. Эта „фрустрация“ возникает, даже если энионы находятся чрезвычайно далеко друг от друга. И это чисто квантовомеханический эффект», — рассказал первый автор статьи Сентил Тодадри (Senthil Todadri).
Физикам пришлось искать условия, при которых энионы могли бы вырваться из этого состояния «фрустрации» и двигаться как единый макроскопический поток.
Исследователи смоделировали условия возникновения этого эффекта в MoTe₂ и проследили за преобразованиями электронов. Если энионы в основном несли заряд в ⅓ заряда электрона, то система оказывалась «фрустрирована» и показывала металлическую проводимость. А если большинство энионов обладали ⅔ заряда электрона, материал должен проявлять сверхпроводящие свойства. Ученые сообщили, что это совершенно другой механизм образования сверхпроводника — относительно куперовских пар.
В статье физики рассказали, что сверхпроводящие энионы возникают при определенной электронной плотности, а при их первом появлении в случайных местах материала спонтанно возникают вихри сверхпроводящего тока с новыми для учеными паттернами. Такое поведение отличается от обычных сверхпроводников, и именно его экспериментаторы смогут искать для подтверждения опубликованных расчетов.
«Если наше объяснение через энионы верно для MoTe₂, это открывает дверь для изучения нового вида квантовой материи, которую можно назвать энионной квантовой материей. Это станет новой главой в квантовой физике. Но потребуется еще множество экспериментов, прежде чем можно будет говорить о подтверждении нашей теории», — подытожил Тодадри.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые нашли убедительное свидетельство того, что Большое Магелланово Облако — одна из ближайших к нам галактик — впервые приближается к Млечному Пути. Это открытие меняет представления о будущем нашей Галактики — от орбит спутников до распределения окружающего газа.
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.
Психопатия — пугающее расстройство личности, оно ассоциируется с безжалостностью, жестокостью, агрессией и насилием. Неудивительно, что самая большая концентрация выявленных психопатов наблюдается в тюрьмах, где каждый 25-й заключенный демонстрирует высокий уровень психопатии. Помимо социальных проблем, эта болезнь наносит обществу материальный ущерб, достигающий сотен миллиардов долларов в год.
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.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
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.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
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