Учёные открыли способ проводить ток при комнатной температуре (5 фото)

Сверхпроводник — это материал, способный проводить ток без какого-либо сопротивления и потерь электроэнергии. Однако, десятки простых металлов становятся сверхпроводниками только при охлаждении почти до абсолютного нуля. Недавно исследователи из Университета Иллинойса сделали открытие, которое позволяет лучше понять сверхпроводники — они обнаружили новую "демоническую частицу". Последняя не имеет массы, и может образовываться при любом количестве энергии и, соответственно, при любой температуре — даже комнатной.

Сверхпроводники используются, например, в высокоточных аппаратах МРТ, или в левитирующих поездах на магнитной подвеске. Однако, благодаря новым частицам, работающим при комнатной температуре, можно создавать ещё более мощные компьютеры и аппараты. Применение материалов может кардинально продвинуть технологии во многих сферах.

Появление такой демонической частицы "предсказал" физик-теоретик Дэвид Пайнс ещё 67 лет назад, в 1956 году. Он предположил, что эта частица появится внутри определённых металлов. По его словам, эта новая квазичастица будет нейтральной, не будет взаимодействовать со светом и иметь массы.

По-научному, в твёрдых телах электроны (составные части атома) нестабильны, и объединяются в коллективные единицы. При условии достаточного количества энергии, электроны могут образовывать плазмоны — квазичастицы, представляющие собой сочетание колеблющихся электронов и электромагнитного поля. Но масса обычно так велика, что плазмоны не могут образовываться при комнатной температуре. Однако, Пайнс предположил, что из этого правила есть исключение. Физик утверждал, что электроны в твёрдом теле могут объединяться, образуя два плазмона, которые затем будут расходиться, образуя новый безмассовый и нейтральный плазмон. Последний он и назвал "частицей-демоном".

Новое открытие сделала команда учёных во главе с Питером Аббамонте, профессором физики Иллинойского университета. Они изучали свойства материала под названием рутенат стронция (Sr2RuO4) — он похож на сверхпроводники, но таковым не является. Пока учёные отслеживали электронные свойства металла, подвергая его воздействию электронов, они случайно обнаружили квазичастицу-демона, о которой говорил Пайнс.

"Сначала мы понятия не имели, что это такое. Но когда изучили детали, то начали подозревать, что действительно обнаружили "демона". Эта частица требует специфических условий, и никому не было известно, может ли она быть у рутената стронция. Мы провели микроскопические расчёты, и обнаружили частицу, состоящую из двух электронных полос, колеблющихся вне фазы почти с одинаковой величиной — так, как и описывал Пайнс," - рассказал Эдвин Хуанг, научный сотрудник эксперимента.