Sciencemag.cz
Related Articles
Vědci poprvé přímo zaznamenali kvantový proces, který je základem supravodivosti; alespoň té její verze, kterou způsobují páry (dvojice) elektronů. Výsledky tak docela neodpovídaly očekávání.
Autoři studie přímo zachytili jednotlivé atomy, které se spojovaly do párů ve speciálním plynu ochlazeném téměř na absolutní nulu. Tento typ plynu, tzv. Fermiho plyn, umožňuje v rámci modelu nahradit elektrony atomy a zkoumat fyziku supravodičů dostupnějším způsobem.
K překvapení vědců se ukázalo, že po spárování se atomy pohybovaly v „synchronizovaném tanci“, přičemž jejich poloha závisela na poloze ostatních párů – což se nepředpokládalo.
Tyto poznatky přidávají důležitý nový detail k základnímu porozumění vědců o supravodivosti a mohly by pomoci při hledání supravodičů fungujících při pokojové teplotě.
Základní fyzika supravodivosti byla poprvé popsána v 50. letech 20. století v teorii amerických fyziků Johna Bardeena, Leona Coopera a Johna Roberta Schrieffera (BCS). Teorie BCS je však pouze přibližným rámcem; nedokáže popsat všechny aspekty supravodivosti a nevysvětluje všechny typy supravodičů.
„Teorie BCS nám říká, že supravodivost vzniká proto, že elektrony mají tendenci se párovat,“ uvádí spoluautor nové studie Shiwei Zhang z Flatiron Institute (New York). „Je to však hrubá teorie, která nám nic neříká o tom, jak tyto páry vzájemně interagují.“ BCS předpokládá, že páry jsou v supravodiči rozloženy nezávisle na sobě, takže pravděpodobnost nalezení páru v blízkosti daného bodu nesouvisí s přítomností či nepřítomností sousedních párů.
Cílem studie bylo prozkoumat fyziku korelace mezi páry. Pomocí nově vyvinuté zobrazovací metody pořídili experimentální fyzici snímky vzájemných poloh těchto párů. Přitom použili speciální směs plynů složenou z atomů lithia, ochlazenou na pouhých několik miliardtin stupňů nad absolutní nulou. Při těchto teplotách se atomy chovají jako fermiony, což je základní třída částic, do níž patří i elektrony (poznámka: Fermiho/fermionový plyn, kde i pro atomy platí vylučovací princip atd.). Jelikož se všechny tyto fermiony řídí stejnými fyzikálními zákony párování, jsou atomy vhodnou náhradou pro studium chování elektronů v supravodičích. Zobrazování přitom odhalilo, že polohy spárovaných atomů byly ovlivňovány polohami jiných párů. Spárované atomy si udržovaly odstup od jiných spárovaných atomů, stejně jako taneční páry udržují odstup od ostatních tanečníků v tanečním sále, uzavírá původní tisková zpráva.
Anonymous, Observing spatial charge and spin correlations in a strongly-interacting Fermi gas, Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/2t2k-3ftx
Zdroj: Simons Foundation / Phys.org
