Fiziķi ar elektriskā trokšņa palīdzību tuvojas augstas temperatūras supravadītāju mīklas atrisinājumam
Minhenes un Utrehtas pētnieki, mērot strāvas "šaujamtrokšņa" svārstības vara oksīda supravadītājā, atrada pierādījumus, ka elektronu pāri veidojas jau augstākā temperatūrā nekā materiāls kļūst supravadošs. Rezultāts liecina, ka šķērslis ir pāru saskaņota kustība, nevis pāru veidošanās.
Fiziķu grupa, ko vada Milans Alans (Milan Allan) no Minhenes Ludviga Maksimiliāna universitātes Vācijā un Ingmārs Svārts (Ingmar Swart) no Utrehtas universitātes Nīderlandē, žurnālā Science publicējusi pētījumu par augstas temperatūras supravadītājiem. Supravadītāji vada elektrību bez pretestības, taču vairums darbojas tikai dažus grādus virs absolūtās nulles. Astoņdesmito gadu beigās atklāja vara savienojumus – kupratus –, kas supravada augstākā temperatūrā, ko iespējams sasniegt ar lētu šķidro slāpekli. Aptuveni 40 gadus pēc tam zinātnieki joprojām nav vienisprātis, kāpēc tā notiek.
Trūkstošie elektroni
Vienas no mīklas centrā ir tā sauktais pseidoplaisas stāvoklis. Virs temperatūras, kurā kuprati kļūst supravadoši, daļa elektronu šķietami pazūd: mērījumos to ir ievērojami mazāk, nekā būtu jābūt attiecīgajās enerģijās. Pastāv divi galvenie skaidrojumi. Pirmais paredz, ka elektroni iesaldē noteiktās struktūrās, piemēram, lādiņa blīvuma viļņos, bet supravadītspēja veidojas atsevišķi. Otrais to cieši sasaista ar supravadītspēju: elektroni veido pārus, ko sauc par Kūpera pāriem un kas supravadītājā pārnēsā strāvu.
Trokšņa klausīšanās
Komanda mērīja "šaujamtrokšņa" svārstības, ko rada atsevišķu lādiņu ierašanās strāvā. Ja elektroni nāk pāros, troksnis ir lielāks. Mērījumus veica ar skenējošo tunelēšanas mikroskopu, un instrumenta jutības sasniegšana prasīja apmēram četrus gadus. Pētīti tika kupratu BSCCO kristāli, atdzesēti līdz dažiem grādiem virs absolūtās nulles.
Paaugstinātais troksnis sāka pieaugt tieši pie pseidoplaisas enerģijas, un tas atkārtojās dažādās vietās un paraugos ar atšķirīgu ķīmisko sastāvu. Magnētiskajā laukā līdz sešiem teslām, kas nomāc pārošanos, troksnis samazinājās līdz viena elektrona līmenim, kā gaidāms, ja tā cēlonis ir pāri.
Ko tas nozīmē
Mērītā pārošanās enerģija ir krietni augstāka par temperatūru, kurā materiāls kļūst supravadošs. Svārts secina, ka vispirms veidojas iepriekš izveidoti pāri, bet fāzes koherence, kad tie sāk kustēties saskaņoti, iestājas zemākā temperatūrā. Alans cer, ka tas ļautu paaugstināt kritisko temperatūru, taču abi pētnieki uzsver, ka tik vienkārši tas nebūs. Eksperiments neizslēdz, ka iesaldētās struktūras ir saistītas ar pārošanos, un metode neļauj mērīt virs supravadīšanas temperatūras.
