Многолетние усилия ученых найти объяснение странному поведению некоторых веществ, претерпевающих фазовый переход и названное «скрытым порядком», увенчались успехом: шведские ученые предложили теорию, способную объяснить тонкости процессов, происходящих при образовании новой фазы. Эта работа, как ожидается, прольет свет на вопросы о свойствах новых материалов, в том числе, сверхпроводников

Долгое время попытки ученых разработать сверхпроводящие материалы, которые могут проводить электрическую энергию без потерь на сопротивление, были важнейшим направлением в материаловедении, однако в числе теорий о природе сверхпроводимости и структуре сверхпроводящих материалов один из элементов оставался не разъясненным. Некоторые материалы, претерпевая четкий фазовый переход, изменяют свои термодинамические характеристики при температуре, ниже температуры фазового перехода, – и до сих пор никому не удалось объяснить это кооперативное поведение термодинамических характеристик вещества, названное «скрытым порядком».

«Скрытый порядок» (The hidden order) был открыт 24 года назад, и все эти годы ученые предпринимали попытки для объяснения этого явления. Этот вопрос стал одним из популярнейших в материаловедении. То объяснение, которые ученые предложили сегодня, использует совершенно новую теоретическую модель.

Группа ученых из Упсальского Университета (Uppsala University, Швеция) под руководством профессора Питера Оппенира (Peter Oppeneer) в совметсной работе с Джоном Мидошем (John Mydosh) из Кельнского Университета (University of Cologne, Германия), открывшим «скрытый порядок» 24 года назад, провели масштабные вычислительные работы, которые выявили, что очень слабые магнитные флуктуации способны порождать изменения макроскопических свойств материала и приводить к возникновению новой фазы вещества с отличающимися свойствами.

«Ранее мы никогда не наблюдали, что эффект так называемых «магнитных спиновых возбуждений» (magnetic spin excitations) приводит к фазовому переходу и образованию новой фазы вещества. В обычных материалах такие возбуждения не влияют на фазовый состав и свойства существующей фазы, поскольку они слишком незначительны. Но теперь мы можем говорить о том, что это все же возможно», – комментирует свое открытие профессор Оппенир.

Детали этого физического явления хорошо описываются с помощью компьютерных теоретических построений. В практическом смысле открытие послужит для более детального понимания свойств сверхпроводящих материалов и будет играть большую роль в дальнейших разработках высокотемпературных сверхпроводников, открывающих новые возможности для энергетики будущего.

Мария Костюкова