Исследователи обнаружили резкое изменение в квантовом поведении, которое бросает вызов современным теориям сверхпроводимости.
Физики из Принстонского университета наблюдали загадочную «внезапную смерть» квантовых флуктуаций внутри сверхпроводящего материала. Результаты наблюдений за квантовыми эффектами в слое полуметаллического соединения дителлурида вольфрама толщиной в атом, требует новой теории для объяснения.
Исследователи использовали двумерные «слои» дителлурида вольфрама, охлажденные до температуры близкой к абсолютному нулю, для создания сверхпроводимость и изучения квантовых флуктуаций или «вихрей». Это крохотные магнитные «водовороты», которые при определенных условиях распространяются по материалу и разрушают его способность к сверхпроводимости.
Как только физики смогли измерить эти квантовые флуктуации, они обнаружили ряд неожиданных явлений. Первым сюрпризом стала удивительная устойчивость вихрей. Эксперимент показал, что они сохраняются при гораздо более высоких температурах и магнитных полях, чем ожидалось.
Второй большой сюрприз заключается в том, что вихревой сигнал внезапно исчез, когда плотность электронов была настроена чуть ниже критического значения — квантовой критической точки, при достижении которой происходит квантовый фазовый переход сверхпроводящего состояния. Подробно о проведенных экспериментах и полученных результатах исследователи рассказывают в статье в Nature Physics.
То, что мы обнаружили, непосредственно наблюдая за квантовыми флуктуациями вблизи перехода, было явным свидетельством нового квантового фазового перехода, который не подчиняется стандартным теоретическим описаниям, известным в этой области. Как только мы поймем этот феномен, мы думаем, что существует реальная возможность создания новой захватывающей теории.
Саньфэн Ву, доцент кафедры физики Принстонского университета и соавтор исследования