Elektrony opouštějí konvenční supravodič pouze v párech a pouze s opačnými spiny (šipka nahoru nebo dolů, červená nebo modrá). Obě cesty elektronů jsou pro stejný typ spinu blokovány paralelními spinovými filtry (zde blokování pro spin dolů, modře). Jediný elektron se spinem nahoru (červeně) by projít mohl, ale blokování párových elektronů s opačnými spiny odpovídá zjištěnému potlačení obou proudů. Credit: Department of Physics, University of Basel, Scixel

Cooperovy páry elektronů mají opačné spiny

Cooperovy páry, tedy dvojice elektronů odpovídající za vlastnosti konvenčních supravodičů, mají vždy opačné spiny. Fyzikové z Basilejské univerzity to tvrdí za základě výsledků získaných pomocí spinových filtrů z nanomagnetů a kvantových teček.
Předpokládalo se, že to tak bude fungovat, že totiž oba elektrony v páru jsou kvantově provázány a tvoří boson, což i odpovídá právě za pohyb částice bez tepelných ztrát/odporu. Inovativní je nicméně použitá metoda manipulace s elektrony. (Poznámky PH: celé je to ale laicky trochu nejasné. Elektrony mohou mít opačné spiny bez toho, aby byly kvantově provázané; nakonec právě když ty opačné spiny změříme, tak entanglement zničíme. A na druhé straně mohou být provázané se stejnými spiny. Pak by částice též byla boson, měla byt celočíselný spis, takže pokud jde o supravodivost, mělo by vše fungovat stejně. Snad tedy jádro sdělení: „I když z pohledu supravodivosti není důvod, proč by elektrony v Cooperově páru musely mít opačné spiny, je tomu tak“?)
Elektronové páry ze supravodiče lze extrahovat a oba elektrony prostorově oddělit. Vědci toho dosáhli pomocí dvou paralelně propojených kvantových teček – nanoelektronických struktur, z nichž každá propouští pouze jednotlivé elektrony. Christian Schönenberger, Dr. Andreas Baumgartner a Lucia Sorba (instituce: Swiss Nanoscience Institute, University of Basel, Scuola Normale Superiore v Pise) nyní tuto metodu inovovali pomocí spinového filtru.
Pomocí malých magnetů vytvořili v každé ze dvou kvantových teček individuálně nastavitelné magnetické pole, které odděluje elektrony Cooperova páru. Protože spin určuje také magnetický moment elektronu, je v daném okamžiku propouštěn pouze jeden konkrétní typ spinu. Obě kvantové tečky fungují potom tak, že jimi procházejí především elektrony s určitým spinem. Podle nastavení teček se pak mění velikost procházejících proudů (viz obrázky). Změřené hodnoty proudu naznačily, že mezi spiny elektronů ze supravodiče skutečně existuje předpokládaná negativní korelace (= opačné spiny), nicméně autoři výzkumu dodávají, že se ještě nejedná o definitivní důkaz.
Kromě samotné supravodivosti mají otázky kvantové provázanosti částic v pevných látkách vztah i k vývoji kvantových počítačů.


Naproti tomu u antiparalelních spinových filtrů umožněn výstup elektronových párů ze supravodiče, což lze detekovat jako výrazně zesílené elektrické proudy v obou cestách. Credit: Department of Physics, University of Basel, Scixel

Arunav Bordoloi, Spin cross-correlation experiments in an electron entangler, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05436-z. www.nature.com/articles/s41586-022-05436-z
Zdroj: University of Basel / Phys.org

Měsíc Titan pod drobnohledem (nejen) Webbova dalekohledu

V sobotu 5. listopadu se mezinárodní tým vědců s radostí probudil a spatřil první snímky …

2 comments

  1. No, nejsem chemik, ale pokud jsou dva elektrony provázány, „sdílejí“ jednu vlnovou fci, což bych považoval za analogii existence v jednom orbitalu. A tam platí, že nemohou mít stejný spin, ne? Čili sdělení článku bych asi chápal jako potvrzení domněnky, že Cooperův pár = dva entanglované elektrony…

  2. to se mi nezda, ty elektrony „plavou“ nekde nad atomovymi jadry. nebo jinak, muzete vzit 2 elektrony se stejnymi spiny a provazat je, ne? (nezpochybnuju, ze ty elektrony v Cooperove paru budou mit opacne spiny, ale asi se to neda zduvodnit takhle snadno?)

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close