Интересно Танцы фермионов: новое открытие в атомах лития может изменить мир

[Sepultura_North]

Танцы фермионов: новое открытие в атомах лития может изменить мир​

13 февраля, 2024

Открытие ученых может ускорить вычисления и повысить энергоэффективность.

Международная группа ученых совершила новое открытие, которое может стать ключом к разгадке тайны высокотемпературной сверхпроводимости и решить мировые энергетические проблемы. Исследователи впервые количественно оценили спаривание псевдозазоров (pseudogaps) в сильно притягивающем взаимодействующем облаке фермионных атомов лития.
Открытие подтверждает спаривание множества фермионных частиц до достижения ими критической температуры, что приводит к заметному проявлению квантовой сверхтекучести, а не просто спариванию двух частиц. Высокотемпературные сверхпроводящие материалы обладают потенциалом значительно повысить энергоэффективность, обеспечивая более быстрые вычисления, новые устройства для хранения памяти и сверхчувствительные датчики.
Квантовая сверхтекучесть и сверхпроводимость — это самые захватывающие явления квантовой физики. Несмотря на огромные усилия за последние 40 лет, происхождение высокотемпературной сверхпроводимости, в частности появление энергетической щели в нормальном состоянии до наступления сверхпроводимости, оставалось загадкой, как отмечают авторы работы.
Целью работы было воспроизведение простой модели из учебника для исследования одной из двух основных интерпретаций псевдощели — энергетического зазора без сверхпроводимости, с использованием системы ультрахолодных атомов. Попытка изучения псевдощели с ультрахолодными атомами в 2010 году не увенчалась успехом. Однако благодаря новейшим технологическим достижениям в подготовке однородных облаков Ферми и устранении нежелательных межатомных столкновений, а также использованию ультрастабильного магнитного поля, исследователям удалось наблюдать Псевдощель — это явление в физике твердого тела, при котором в спектре электронных состояний материала возникает зазор (отсутствие электронных состояний на определенных энергетических уровнях) в условиях, когда материал не находится в состоянии сверхпроводимости.

Зазор появляется в нормальном (несверхпроводящем) состоянии и может указывать на сложные взаимодействия внутри материала.

Псевдощель играет ключевую роль в понимании механизмов высокотемпературной сверхпроводимости, так как ее наличие может свидетельствовать о предсверхпроводящих корреляциях, существующих выше критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние псевдощель.

Открытие окажет далеко идущее влияние на будущее изучение сильно взаимодействующих систем Ферми и может привести к потенциальным применениям в будущих квантовых технологиях.