Физики представили теорию полуторной сверхпроводимости

Сложное передвижение электронов в сверхпроводниках полуторного рода. Стрелки показывают скорость частиц (иллюстрация Егора Бабаева).

Численное моделирование впервые позволило выстроить подробнейшую и стройную модель взаимодействия электронов в материалах, нарушающих общепринятую классификацию сверхпроводников.

Речь о так называемых сверхпроводниках полуторного рода. Они одновременно обладают свойствами сверхпроводников родов I и II, а ведь эти два типа материалов долгие годы считались непримиримыми антагонистами и единственно возможными вариантами сверхпроводящих веществ.

Отличаются они, в частности, по реакции на попытку внешнего магнитного поля проникнуть внутрь, по картине распределения сверхпроводящих электронов (бегающих по поверхности или в толще материала), которая возникает, когда достаточно сильное поле всё же начинает разрушать состояние сверхпроводимости.

Однако в последние годы учёные нашли, что в некоторых случаях поведение электронов и их реакция на внешнее поле могут занимать промежуточное положение между первым и вторым типами сверхпроводников (отсюда определение «род 1,5»). И объяснить такое явление никак не удавалось. Мы, кстати, подробно освещали эту проблему.

Теперь физик Егор Бабаев из университета Массачусетса, некогда и предсказавший существование сверхпроводников и сверхпроводимости полуторного рода, вместе с коллегами из США и Швеции сумел выстроить теорию для таких материалов.

Оказывается, в них электроны можно поделить на две конкурирующие популяции, в одной из которых частицы ведут себя так, как они действовали бы в сверхпроводнике первого рода, а в другой, соответственно, второго.

Это довольно сложно принять, поскольку сами электроны везде одинаковые. И всё же, как рассказывает PhysOrg.com, электроны в полуторных сверхпроводниках делятся на два вида.

Первые частицы формируют плотно упакованные сгустки в толще вещества (как торнадо в типе II), а вторые «растекаются» потоками по поверхности этих пучков (подобно тому, как в сверхпроводниках первого рода электроны путешествуют по поверхности самого материала). Эти слоёные вихревые образования отделяются друг от друга пустотами без вихрей, течений и магнитного поля.

В зависимости от свойств материала можно получить различную картину взаимодействия электронов в толще сверхпроводника, относящихся, условно, к первому и второму роду сверхпроводимости (иллюстрация Егора Бабаева).

Бабаев и его соратники провели суперкомпьютерное моделирование таких кластеров электронов и показали, что при определённых условиях между вихрями начинают действовать силы, придающие всей системе красивую и сложную картину.

Егор полагает, что некоторые из недавно открытых сверхпроводников могут принадлежать именно к полуторному типу.

Новая теория должна помочь в определении этой принадлежности и, конечно, в объяснении наблюдаемых явлений. Эта работа, к слову, появилась в год столетия открытия сверхпроводимости.

Детали нового исследования поместились аж в три статьи в Physical Review B — 1, 2, 3.

(Познакомьтесь заодно с квантовой левитацией, базирующейся именно на свойствах сверхпроводников.)



Учёные объяснили полёты комаров в дождь

25 октября 2011

Израильтяне удивили публику квантовой левитацией

21 октября 2011

Учёные изобрели самодвижущиеся наностержни

19 октября 2011

Физики процедили свет через воронку

18 октября 2011

Электрическое поле превратило жидкость в твёрдое тело

13 октября 2011
  • Ильшат Тагиев  25 октября, 18:29
    Вот и вихри
    ОтветитьНравится
  • Александр Морозов.  25 октября, 18:32
    Быстрей, быстрей новую статью херачить вам надо!
    ОтветитьНравится
  • Павел Капитанов  25 октября, 19:23
    Все люди, читающие текст, ищут знакомые слова, но некоторые ищут лишь одно знакомое слово.
    ОтветитьНравится
  • Алексей Ромчак  25 октября, 19:33
    Павел не сужайте кругозор Ильшата до одного слова, у него их два «тороидальные вихри» просто первое он в спешке пропустил.
    ОтветитьНравится
  • Ильшат Тагиев  25 октября, 20:15
    :-)
    Правда здорово.
    ОтветитьНравится
  • Геннадий Бражник  25 октября, 21:31
    Бабаев молодец, мембранную технологию, а заодно и теоретическую составляющую давно пора определять
    ОтветитьНравится
  • Александр Лалетин  25 октября, 21:34
    Вся физика пронизана вращательными движениями, но это не вихри.
    Весь космос, сплошные вращательные движения, но вихри только на поверхности планет или звезд, и все, более нет их нигде.
    Так вот и в микромире точно так же нет никаких вихрей в строении вещества.
    Скорости вращения в микромире на порядок выше скоростей в обозримой вселенной, потому внешние проявления могут напоминать вихрь, но это только орбитальное инерционное движение отдельных объектов, а не среды. Потому называться вихрем не может.
    ОтветитьНравится
  • Ильшат Тагиев  26 октября, 11:20
    А от чего же не вихри?

    Или что по Вашему тогда вихри?

    Разве вихрь — это не закольцованный поток частиц?

    Или Вы будете настаивать на том, что вихрь возникает только там, где есть «сливное отверстие» и вся суть его сводится к этому?

    ОтветитьНравится
  • Сергей Скалба  26 октября, 14:59
    Вихрь и сливное отверстие мы обсудили. А численное моделирование — ведь с ее помощью была создана «стройная модель».
    Вопрос: Но может ли модель заменить теорию?
    Например: если построить численную модель «множества всех множеств». Сможет ли такая модель заменить «теорию всего»?
    ОтветитьНравится
  • Илья Цыгвинцев  26 октября, 16:41
    >Вопрос: Но может ли модель заменить теорию?

    Нет. Вернее так: есть принципиальное ограничение: в компьютере возможно хранение лишь натуральных чисел (в виде последовательности нулей и единиц). Поэтому прежде, чем приступить к численному моделированию, необходимо построить более-менее разумную теорию, чтобы при дискретизации не сильно провраться.

    А построить модель «множества всех множеств» невозможно: память всегда ограничена.

    ОтветитьНравится
  • Илья Цыгвинцев  26 октября, 17:07
    А в данном случае численное моделирование всего лишь подтвердило экспериментальный факт. Это косвенно подтверждает правильность теории, на основе которой проводилось моделирование.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Скалба  26 октября, 22:40
    Илья, Вы сами ответили на мой вопрос и я согласен с Вашим ответом: дейстивтельно, численное моделирование, в лучшем случае, подтверждает экспериментальный факт. Но мы живем в век технологий. Может быть и не надо никаких теорий, если есть хорошая модель?
    Но каким бы ни было Ваше мнение по первому вопросу, за ответ на второй, я Вам все прощу. Вы первый, кто сразу и в точку. Вот для чего нужна была неограниченная память, которой мы занимались столько лет — что б сделать модель Множества всех множеств.
    Сначала, мы сами этого не понимали, а потом, когда поняли, никому не могли доказать, что это так.

    Кроме того, оказалось, что создать модель такого множества невозможно, но по другой причине — нельзя создать то, что уже существует.
    Поэтому эксперименты и были прекращены. А неограниченная память — она просто носитель этого странного объекта. И кстати, ей совсем не надо быть реально неограниченной, достаточно только такой казаться, т.е. быть потенциально неограниченной.

    ОтветитьНравится
  • Павел Капитанов  26 октября, 22:48
    Но мы живем в век технологий. Может быть и не надо никаких теорий, если есть хорошая модель?

    А откуда берется модель, по вашему?

    ОтветитьНравится
  • Сергей Скалба  28 октября, 13:40
    Это как замкнутый круг: феномен — модель — теория — модель — опыт и все по-новой. Выбросим звено «модедель — теория», получится: феномен — модель — опыт. А математика — она все равно останется, только в инкапсулированном виде. Ведь моделировать будем на компьютере.
    ОтветитьНравится
  • Павел Капитанов  28 октября, 14:04
    Не пойму я, как вы выбросите теорию, если модель у вас воспроизводит эту самую теорию.
    ОтветитьНравится
  • Алекс Москов  28 октября, 21:20
    Сергей, я  приятно удивлен вашими рассуждениями.
    Мало того, у меня есть основания полагать, что вы идете в верном направлении.
    Правда пока не можете оторваться от стереотипов в том, что вы пытаетесь мыслить без учета особенностей субъекта строящего модель или теорию, то есть вам кажется что ваша точка отсчета или оценки рассуждений весьма объективна и не содержит влияния свойств субъекта который рассуждает. А потому не можете увидеть влияния на ваши рассуждения этих свойств, а они существенны.
    Трудно увидеть себя со стороны, для этого требуется зеркало.
    На самом деле наши мысли очень и очень привязаны к инструменту их производящему и надо понимать ограничения накладываемые этим..
    К чему это я всё....
    А вот к чему, если учесть ограничения, станет понятным, что «теория всего» не имеет смысла, так же как не имеет смысла жидкость которая растворяет абсолютно всё.
    Её просто негде хранить. Так же и «теория всего» — абсолютно бесполезна, подумайте самостоятельно почему.
    Второй момент,
    что самое существенное, что отличает подход модельный и теоретический?

    P.S. неумение рассуждать у Ильи природа с лихвой компенсировала самоуверенностью в его правоте в той ахинее которую он несет в народ ниже :)
    Какие мысли будут?

    ОтветитьНравится
  • Алекс Москов  28 октября, 21:29
    а хлопцы то и не знают, что есть процессы в природе ,которые в принципе не поддаются описанию теорией.
    ОтветитьНравится
  • Валентин Смирнов  28 октября, 22:09
    Ну зачем же Алекс распространять это на всех, я знаю.
    ОтветитьНравится
  • Валентин Смирнов  28 октября, 22:46
    Во, блин! Перепутал темы. прошу прощенья. Этот браузер меня когда-нибудь с ума сведёт. Отзываю свой пост.
    ОтветитьНравится
  • егор бабаев  30 октября, 18:21
    Большое спасибо за интерес к нашим работам. Я  хочу воспользоваться этим коментарием что бы упомянуть ключевых игроков в данных трех статьях: статья с микроскопическими расчетами: Михаил Силаев; две статьи с численными решениями: Johan Carlstrom, Julien Garaud
    С уважением Егор Бабаев
    ОтветитьНравится
  • Александр Назаров  24 января, 11:03
    Да статья просто шикарная, а Мембрана — супер!
    ОтветитьНравится