sv.llcitycouncil.org
Vetenskap

Vad händer egentligen i superledande material?

Vad händer egentligen i superledande material?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Superledningsförmåga vid höga temperaturer kan vara ett steg närmare tack vare ett internationellt team av fysiker. Studera rumsliga korrelationer av kaliumatomer vid temperaturer strax över absolut noll, teamets observationer kan hjälpa till att identifiera de ideala förhållandena som krävs för att inducera superledningsförmåga.

[Bildkälla:MIT - Sampson Wilcox]

Superledningsförmåga: det nästan perfekta sättet att leda elektricitet i ett material via eliminering av energiförluster. För närvarande är denna otroliga egenskap hos vissa material endast möjlig under specifika, extremt låga temperaturer. Om supraledning kunde induceras vid rumstemperatur skulle påverkan på möjlig effektivitet för elektrisk kraft vara extraordinär. Men att förstå hur supraledning uppstår hindras av vår förmåga att visualisera fenomenet.

Med detta i åtanke har forskare vid MIT utformat en "kvantsimulator" som använder atomer för att modellera beteendet hos elektroner i ett supraledande fast ämne.

Teamledare professor Martin Zwierlein, MIT, rapporterade till MIT News: 'Att lära av denna atommodell kan vi förstå vad som verkligen händer i dessa supraledare, och vad man ska göra för att göra supraledare med högre temperatur och närmar sig förhoppningsvis rumstemperatur.'

Lagets atommodell är baserad på Fermi-Hubbard-modellen av interagerande atomer, en teori som vanligtvis används för att förklara de grundläggande principerna för supraledning. Tidigare har forskare bara kunnat förutsäga beteendet hos svagt interagerande superledande elektroner med hjälp av denna modell. Professor Zwierlein förklarade:

'Det är en stor anledning till att vi inte förstår superledare med hög temperatur, där elektronerna samverkar mycket starkt. Det finns ingen klassisk dator i världen som kan beräkna vad som kommer att hända vid mycket låga temperaturer till interagerande [elektroner]. Deras rumsliga korrelationer har inte heller observerats in situ, eftersom ingen har ett mikroskop att titta på varje enskild elektron. '

Genom att kyla kaliumatomerna som studerades till bara några nanokelviner och fånga dem i ett lasergenererat galler som skapade ett tvådimensionellt plan kunde forskare observera positionerna och interaktionerna mellan enskilda atomer. De observerade atomernas beteende varierade beroende på gasens densitet vid varje läge.

I regionerna med lägre densitet - mot gitterkanten - blev atomerna '' asociala ''. Detta överensstämmer med beteendet hos elektroner som teoretiserats av den berömda 20-talets fysikern Wolfgang Pauli, vars så kallade "Pauli-hål" beskriver elektronernas tendens att bibehålla en viss sfär av personligt utrymme. "De hugger ut lite utrymme för sig själva där det är mycket osannolikt att hitta en andra kille inne i det utrymmet", säger Zwierlein.

Det riktigt intressanta beteendet inträffade i regioner med högre densitet. De observerade atomerna lät sig inte bara hopas ihop, utan visade också alternerande magnetiska orienteringar. Zwierlein förklarade: 'Dessa är vackra, antiferromagnetiska korrelationer, med ett rutmönster - upp, ner, upp, ner.'

Han fortsatte med att beskriva den ovanliga tendensen hos dessa atomer att "hoppa ovanpå varandra", vilket resulterade i ett utrymme vid sidan av ett buntat par atomer. Likheten mellan detta beteende och det som krävs för - fortfarande teoretisk - superledningsförmåga vid hög temperatur är stark. I teorin kan supraledning induceras vid rumstemperatur via den friktionsfria rörelsen hos elektronpar mellan lämpligt stora utrymmen i ett galler. Zwierlein beskrev det på följande sätt:

”För oss uppträder dessa effekter vid nanokelvin eftersom vi arbetar med utspädda atomgaser. Om du har en tät bit materia kan samma effekter mycket väl hända vid rumstemperatur. ''

Läs teamets resultat i derasVetenskap journalpapper.

SE OCH: Det kan finnas brister i Superconductor Theory

Via: MIT

Skriven av Jody Binns


Titta på videon: Sanningen - Vad hände egentligen?