Исследователи из Французского национального центра научных исследований (CNRS) и Фонда Саймонса впервые напрямую визуализировали квантовое поведение спаренных частиц в сверхпроводнике. Наблюдения выявили механизмы, не предусмотренные классической физической теорией. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Сверхпроводимость возникает при охлаждении некоторых материалов до температур, близких к абсолютному нулю, когда электрическое сопротивление полностью исчезает. Согласно стандартной теории (БКШ), электроны в таком состоянии образуют пары, которые, как ранее предполагалось, движутся в пространстве независимо друг от друга.
Для проверки этих процессов был использован газ из атомов лития, охлажденный до миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля. В этих условиях атомы действуют как фермионы, что делает их подходящими аналогами электронов для изучения сверхпроводимости в контролируемой среде.
Применение нового метода визуализации показало, что спаренные атомы распределяются в пространстве не случайным образом. Их позиции оказались взаимосвязаны: каждая пара выдерживала определенную дистанцию от других, двигаясь координированно во избежание взаимных столкновений.
Такое поведение указывает на наличие дополнительного уровня пространственной организации, который не учитывается в традиционной физической модели. Последующие квантовые симуляции подтвердили экспериментальные данные и зафиксировали точное расстояние между взаимодействующими парами.
Понимание принципов такого взаимодействия между частицами расширяет фундаментальные представления о поведении квантовых материалов. Эти данные могут быть использованы при разработке сверхпроводников, функционирующих при более высоких температурах, что необходимо для применения в энергетических сетях.
Ранее физики обнаружили микроскопические искажения атомов, открывающие путь к высокотемпературной сверхпроводимости.
