Сверхтекучесть ультрахолодной материи

Сохранить в закладки
5014
6
Сохранить в закладки

Нобелевский лауреат по физике Вольфганг Кеттерле о получении сверхтекучести, «шагающих нога в ногу» атомах и сверхпроводниках комнатной температуры

Какова связь между сверхпроводимостью и сверхтекучестью? Как фермионы складываются в пары и формируют конденсат Бозе — Эйнштейна? Каково текущее состояние теории высокотемпературной сверхпроводимости? На эти и другие вопросы отвечает лауреат Нобелевской премии по физике, почетный профессор физики в Массачусетском технологическом институте Вольфганг Кеттерле в рамках проекта Serious Science, созданного командой ПостНауки.

Конденсат Бозе — Эйнштейна — это новая форма материи, называемая сверхтекучим газом. Это сверхжидкость, плотность которой настолько низка, что она становится газом. Конденсат Бозе — Эйнштейна, будучи газом, обладает плотностью в миллиарды раз более низкой, чем у сверхтекучего гелия. Он также в миллион раз более разреженный, чем воздух в атмосфере. Так что это очень и очень разреженные газы. Интересным его делает то, что разреженные газы легко описать, легко понять, так что благодаря этому у нас много возможностей изучать сверхтекучесть и проводить ее исследования с использованием ультрахолодных газов.

Если у вас есть газ, состоящий из бозонов, при охлаждении его вы получите конденсат Бозе — Эйнштейна. Однако с фермионами такое проделать нельзя. Принцип Паули не позволяет двум фермионам пребывать в одном квантовом состоянии. Следовательно, они не могут все перейти в одно квантовое состояние, как это делают бозоны. Но это не означает, что невозможно получить конденсат Бозе — Эйнштейна, состоящий из фермионов. Первое, что мы должны сделать, — это сформировать пары фермионов. Из пары фермионов получается композитный бозон. Когда фермионы соединяются в пары, они могут сформировать сверхжидкость в виде конденсата Бозе — Эйнштейна из пар атомов.

Одна наша мечта состоит в том, чтобы сделать квантовую симуляцию высокотемпературных сверхпроводников. Потом мы попытаемся построить модель системы атомов фермионов, в которой мы воплотим идеи исследователей по поводу механизмов работы высокотемпературных сверхпроводников и испытаем эти идеи на прочность. Эти модели также могут показать, что существующие ныне идеи недостаточны для того, чтобы полноценно объяснить механизмы работы высокотемпературных сверхпроводников.

Источник видео: Serious Science

Над материалом работали

Читайте также

Внеси свой вклад в дело просвещения!
visa
master-card
illustration