26 мая 2019, воскресенье, 07:59
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

10 ноября 2016, 14:55

Физик указал путь к «комнатной» сверхпроводимости

Конденсат Бозе – Эйнштейна
Конденсат Бозе – Эйнштейна
NIST/JILA/CU-Boulder

Сделанные российским физиком расчеты говорят, что сверхпроводимость при комнатной температуре возможна, и искать ее следует в «длинных страйпах» – локальных одномерных деформациях кристаллической решетки. Об этом сообщает пресс-релиз Института математических проблем биологии РАН.

Основная на данный момент теория сверхпроводников – теория Бардина – Купера – Шриффера, известная как теория БКШ, была сформулирована к началу 1970-х. Она предусматривает невозможность возникновения сверхпроводимости при температуре выше нескольких кельвинов (около −270°C). Однако в последующие десятилетия физикам-экспериментаторам удалось добиться эффекта сверхпроводимости и при значительно более высоких температурах. Уже в 1986 году Карл Александр Мюллер и Георг Беднорц нашли первое соединение из класса высокотемпературных сверхпроводящих купратов La2-xBaxCuO4 (при −243°C). А в 2015 году ученые показали, что сероводород становится сверхпроводящим при температуре 203 кельвина (−70,15 °C), правда, для это нужно давление в 150 гигапаскалей (около 1,5 млн. атмосфер). Подробнее о борьбе ученых за сверхпроводимость при комнатной температуре можно прочитать в нашем специальном очерке.

Эти эксперименты вызвали  множество вариантов новых объяснений механизма сверхпроводимости. На данный момент доктором физико-математических наук Виктором Лахно, руководителем лаборатории квантово-механических систем Института математических проблем биологии РАН рассчитана возможность поддержки сверхпроводимости при комнатной температуре в страйпах. С помощью современных микроскопов можно увидеть, что переходу в сверхпроводящее состояние в кристаллической решетке вещества сопутствует образование страйпов. Страйпы – это локальные одномерные деформации решетки. Они короткие – несколько нанометров – и сверхпроводящие. «Согласно полученным расчетам в страйпах возможно существование сверхпроводящего бозе-конденсата», – прокомментировал профессор Виктор Лахно. Результаты в корне отличаются от того, что предписывает теория БКШ.

Конденсат Бозе – Эйнштейна – это пятое агрегатное состояние материи, которое было предсказано Альбертом Эйнштейном в 1925 году на основе работ индийского физика Бозе. Сам конденсат был получен через 70 лет, в 1995 году Корнеллом и Виманом. Ученые использовали газ из атомов рубидия, охлажденный до практически абсолютного нуля (1,7×10-7 кельвинов). Бозе-конденсат характеризуется тем, что все частицы движутся согласованно. Они формируют одну квантово-механическую волну и ведут себя как одна гигантская частица. Все они одновременно находятся в одном и том же месте, и каждая из них «размазана» по всей области пространства. Лахно математически доказал, что квантовый бозе-газ из трансляционно-инвариантных биполяронов в одномерном проводнике может образовывать бозе-конденсат.

Полярон – квазичастица, состоящая из электронов и возмущений, которые он производит, пролетая сквозь кристаллическую решетку. Такие возмущения называют фононами. Ввел понятие полярона советский физик Соломон Пекар в 1946 году, в дальнейшем теория поляронов получила важное развитие в работах Александра Тулуба, нашедшего новое решение задачи о поляроне в случае сильного взаимодействия электрона с решеткой. Биполярон это два полярона, связанных между собой фононным взаимодействием. Виктору Лахно удалось показать, что биполярон может обладать свойством трансляционной инвариантности, то есть представлять собой плоскую волну, бегущую в кристаллической решетке. Ученый теоретически доказал, что трансляционно-инвариантные биполяроны могут создавать устойчивый бозе-конденсат в страйпах даже при комнатной температуре. А значит сверхпроводимость при этих температурах возможна.

Ученый объясняет: «Ранее считалось, что сверхпроводимость возможна только в коротких страйпах, а в длинных она исчезает, поэтому вопрос о создании искусственных страйпов большой длины никогда не возникал и не ставился. Но результаты данного исследования, напротив, говорят, что высокотемпературный сверхпроводник должен включать в себя длинные страйпы, которые могут быть созданы с использованием методов современной нанотехнологии». Теперь дело за практиками – нужно создать материалы с длинными страйпами. Сейчас на современном уровне нанотехнологий это вполне реально.

Работа Виктора Лахно опубликована в журнале SpringerPlus.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.