Физики из Австрии и Японии применили метод рентгеновской спектроскопии для исследования электронной структуры никелата. В материалах этого типа ученые надеются достичь высокотемпературной сверхпроводимости. Результаты эксперимента хорошо совпали с предсказаниями, сделанными в рамках теории среднего поля.

Исследование опубликовано в Physical Review X, а препринт работы выложен на сайт arXiv.org.

Сверхпроводниками называются материалы, в которых при достаточно низких температурах исчезает электрическое сопротивление. Обычно эта критическая температура близка к абсолютному нулю, и важнейшей практической и теоретической задачей является исследование высокотемпературных сверхпроводников.

Долгое время самым перспективным классом материалов для достижения высокотемпературной сверхпроводимости считались купраты. Эти сверхпроводники состоят из слоев оксида меди, чередующихся со слоями оксидов других металлов. В материалах этого класса удалось достичь критической температуры 133 кельвин.

Около 20 лет назад ученые предположили, что еще более перспективными сверхпроводниками могут быть никелаты. Они аналогичны купратам, но вместо атомов меди содержат никель. В 2019 году физики впервые наблюдали сверхпроводимость в материале этого класса при температуре 9–15 кельвин.

Сверхпроводимость при температурах около 30 кельвин и ниже хорошо описывается теорией Бардина – Купера – Шриффера, но она перестает работать при более высоких критических температурах. Чтобы выяснить, в каких никелатах возможна высокотемпературная сверхпроводимость, нужна другая теория сверхпроводимости. Современная теория сверхпроводимости в никелатах основана на динамической теории среднего поля.

Для проверки правильности этого описания группа физиков из Австрии и Японии под руководством Яна Кунеша (Jan Kuneš) из Венского технического университета изучила электронное строение двух никелатов с помощью метода рентгеновской спектроскопии и сравнила результаты с выводами теории.