Ученым удалось вызвать цунами в сверхпроводниках

В своих последних экспериментах профессор Андреа Каваллери из Института Макса Планка в Гамбурге и доктор Майкл Генш из Центра Гельмгольца в Дрездене исследовали вместе с другими коллегами из Германии, Великобритании и Японии возможность контролирования сверхпроводимости. Главной целью исследования этого интернационального коллектива является повышение удобства использования сверхпроводящего материала для таких технологий, как, например, обработка информации.

Ученым удалось вызвать цунами в сверхпроводниках
Ученым удалось вызвать цунами в сверхпроводниках

Для лучшего понимания основных явлений сверхпроводимости необходимо увеличить критическую температуру — критическая температура означает, что материалы ниже этого значения являются сверхпроводящими. Сегодня большинство сверхпроводников функционируют только при очень низких температурах.

Как правило, современные высокотемпературные сверхпроводники являются твердыми веществами, которые состоят из пакета тонких слоев, похожих на страницы в книге. Электричества не может вытекать из слоя в слой при комнатной температуре, так как электроны, которые отвечают за текущий поток может только свободно перемещаться в соответствующем слое. Однако, если такой слой стека охлаждается до нужной температуры, то затем эффект сверхпроводимости происходит по всем направлениям.

Для своих экспериментов исследователи использовали лазерную установку на свободных электронах, которая генерирует лазерные вспышки со свободно регулируемой длиной волны между инфракрасным и микроволновым диапазоном. Если такая короткая вспышка терагерцового лазера проникает в материал слоев сверхпроводника при правильной частоте, то он отключает сверхпроводимость очень выборочно и локально, электроны между слоями получают изменения и получают туннельные свойства.

Лазер генерирует вихревые токи, которые вращаются в противоположных направлениях. Эти вихри затем проходя через сверхпроводник порождают, так называемую волну солитонов. Эти волны всегда сохраняют свою форму независимо от любых сбоев в сверхпроводнике. Это напоминает поведение таких известных солитонных волн, как, например, цунами.

Вихри, проходящие через сверхпроводник также приводят к изменению оптических свойств материала — он становится слегка прозрачным. Правда, не для видимого света, а для волн терагерцового режима. Лазерные вспышки длятся лишь несколько пикосекунд, то есть миллиардные доли секунды, так что ученые могут наблюдать все процессы — такие, как возникновение вихрей и их движения в очень быстром масштабе времени.

Команда во главе с профессором Каваллери смогла успешно достичь нечто подобное уже однажды. Но тогда, ученые могли только быстро и последовательно переключать сверхпроводимость между слоями. Впервые когда-либо, при эксперименте в Дрездене успешно удалось выключить сверхпроводимость очень точно и, прежде всего, локально. Кроме того, ученые смогли стабилизировать это состояние на периоды почти в десять раз дольше, чем это было прежде.

Для того, чтобы охватить весь спектральный диапазон до 0,1 ТГц и миллиметровых волн, соответственно, с еще более интенсивными импульсами, в Дрездене идет создание нового источника терагерцового сверхизлучения. Он позволит генерировать еще больше терагерцового поля на гораздо более гибкие периоды повторения. В течение следующих трех лет новый объект будет введен в эксплуатацию. Исследователи надеются использовать новую установку, чтобы разгадать новые явления в области исследования материалов.

Похожие новости

оставлено коментариев