Американские физики обнаружили механизм образования осциллирующей сверхпроводимости, или волны парной зарядовой плотности. Открытие дает возможность по-новому взглянуть на необычное, высокотемпературное сверхпроводящее состояние, проявляющееся в определенных материалах.

Способность некоторых материалов проводить электричество без потери энергии при крайне низких температурах — то есть сверхпроводимость — один из примеров квантового поведения частиц, которое отличается от законов классической физики. Этот феномен был открыт в 1911 году, но только в 1957-м физики смогли объяснить, как он возникает, пишет Phys.org. Как выяснилось, при температуре, близкой к абсолютному нулю, электроны образуют новое состояние вещества.

«Они формируют пары, которые соединяются в коллективное состояние, которое ведет себя как единая сущность, — пояснил Луис Сантос из Университета Эмори, один из авторов статьи. — Как солдаты в армии. Если они движутся изолированно, их проще отвлечь. Но если они маршируют в ногу, их намного труднее дестабилизировать. Это коллективное состояние надежно переносит ток».

Сантос и его коллеги исследовали специфические свойства сингулярностей Ван Хова, структур, в которых множество электронных состояний сближаются в энергии. И выяснили, что эти сингулярности обладают нужными свойствами, чтобы запустить осциллирующую сверхпроводимость. Последующее изучение вскрыло механизм возникновения этих состояний из сингулярностей Ван Хова.

«Мы открыли, что структуры, известные как сингулярности Ван Хова, могут создавать модулирующие, осциллирующие состояния сверхпроводимости, — сказал Сантос. — Наша работа обеспечивает новый теоретический фундамент для понимания возникновения такого поведения, феномен, который не понят до конца».

Если бы ученым удалось использовать эффект сверхпроводимости в условиях комнатной температуры, это дало бы громадные преимущества для всей современной электроники и даже могло бы вывести человеческую цивилизацию на новый технологический уровень. Некоторые высокотемпературные сверхпроводники обладают осциллирующим поведением. Понимание того, как оно возникает из сингулярностей Ван Хова, заложит фундамент для проведения дальнейших экспериментов.