Často nesprávné jméno vede k objevu

Levitace magnetu na supravodiči. Fotografické kredity: Jubobroff, Fbouquet, LPS CC BY-SA 3.0

Nová teorie, která by mohla vysvětlit, jak k nekonvenční supravodivosti dochází v mnoha sloučeninách, by možná nikdy nevznikla, kdyby si fyzici Qimiao Si a Emilian Nica vybrali pro svůj model orbitální selektivní supravodivosti z roku 2017 jiný název.

Ve studii zveřejněné minulý měsíc v npj kvantové materiály„Si z Rice University a Nica z Arizonské státní univerzity tvrdí, že nekonvenční supravodivost v některých materiálech na bázi železa a těžkých fermionech je založena na společném jevu zvaném„ multiorbitální singletový pár “.

V supravodičích tvoří elektrony páry a proudí bez odporu. Fyzici nemohou plně vysvětlit, jak se páry tvoří v nekonvenčních supravodičích, kde kvantové síly vedou k podivnému chování. Těžké fermiony, další kvantový materiál, mají elektrony, které se zdají být tisíckrát hmotnější než běžné elektrony.

V roce 2017 navrhli Si a Nica myšlenku selektivního párování na atomových orbitálech, aby vysvětlili nekonvenční supravodivost v alkalických selenidech železa. V následujícím roce aplikovali orbitální selektivní model na těžký fermionový materiál, ve kterém byla poprvé v roce 1979 prokázána nekonvenční supravodivost.

Qimiao Si

Qimiao Si je Harry C. a Olga K. Wiess profesorem fyziky a astronomie na Rice University a ředitelem Rice Center for Quantum Materials. Fotografický kredit: Jeff Fitlow / Rice University

Zvažovali pojmenování modelu podle souvisejícího matematického výrazu, který proslavil kvantový průkopník Wolfgang Pauli, ale rozhodli se jej pojmenovat d + d. Název odkazuje na matematické vlnové funkce, které popisují kvantové stavy.

„Je to, jako byste spolu tančili pár elektronů,“ řekli Si, Rices Harry C. a Olga K. Wiess, profesoři fyziky a astronomie. „Tento tanec můžete charakterizovat kanály S-vlny, P-vlny a D-vlny a D + D odkazuje na dva různé typy D-vln, které se spojují do jednoho.“

Emilian Nica

Emilian Nica je postdoktorandem fyziky na Arizonské státní univerzitě. Fotografický kredit: E. Nica

V roce po vydání modelu d + d měl Si mnoho přednášek o díle a zjistil, že diváci si často spletli název „d + id“, což je název jiného párovacího státu, o kterém fyzici mluví už více než čtvrt století k diskusi.

„Lidé ke mně po přednášce přišli a řekli:„ Vaše teorie d + id je opravdu zajímavá, “mysleli to jako kompliment, ale stalo se to tak často, že to začalo být otravné,“ řekl Si, který to udělal také Rice Center řídí pro kvantové materiály (RCQM).

V polovině roku 2019 se Si a Nica setkali během oběda při návštěvě národní laboratoře v Los Alamos a začali sdílet příběhy o záměně mezi d + d a d + id.

„To zahájilo diskusi o tom, zda lze d + d smysluplně spojit s d + id, a zjistili jsme, že to nebyl vtip,“ řekla Nica.

Sloučenina zahrnovala státy párování d + d a státy proslavené objevem supratekutosti helia-3, který získal Nobelovu cenu.

„Existují dva typy superfluidních párovacích stavů kapalného helia-3, jeden jako B-fáze a jeden jako A-fáze,“ řekla Nica. „Empiricky je fáze B podobná naší d + d, zatímco fáze A je téměř jako d + id.“

Analogie byla mnohem zajímavější, když diskutovali o matematice. Fyzici používají maticové výpočty k popisu stavů kvantového párování v heliu-3, což platí také pro model d + d.

„Máte různé způsoby organizace této matice a my jsme zjistili, že naše matice d + d pro orbitální prostor je podobná jiné formě matice d + id, která popisuje párování helia-3 ve spinovém prostoru,“ řekla Nica.

Si řekl, že asociace se spárovanými státy supratekutého helia-3 mu pomohly a Nica pokročila v úplnějším popisu párovacích stavů jak u supravodičů na bázi železa, tak u supravodičů těžkých fermionů.

„Když jsme si s Emilem více povídali, zjistili jsme, že periodická tabulka supravodivého párování byla neúplná,“ řekl Si v souvislosti s diagramem, který fyzici používají k uspořádání supravodivých párovacích stavů.

„K uspořádání možných párovacích stavů používáme symetrie – jako uspořádání mřížky nebo spinu, nebo zda je čas dopředu nebo dozadu, což je časově obrácená symetrie,“ řekl. “Naše odhalení bylo, že d + id je na stávajícím seznamu.” K jeho vytvoření můžete použít periodickou tabulku. Ale nemůžete dělat d + d. Je mimo periodickou tabulku, protože neobsahuje orbitaly. “

Si řekl, že orbitaly jsou důležité při popisu chování materiálů, jako jsou supravodiče na bázi železa a těžké fermiony, kde „velmi silná korelace elektron-elektron hraje zásadní roli“.

„Na základě naší práce je třeba tabulku rozšířit o orbitální indexy,“ řekl Si.

Odkaz: „Multiorbitální párování singletů a d + d supravodivost“ od Emiliana M. Nica a Qimiao Si, 5. ledna 2021, npj kvantové materiály.
DOI: 10.1038 / s41535-020-00304-3

Výzkum byl podpořen startupovým grantem od Arizonské státní univerzity, ministerstva energetiky (DE-SC0018197), Welch Foundation (C-1411) a National Science Foundation (PHY-1607611).

RCQM je multidisciplinární výzkumné úsilí, které využívá silné stránky a globální partnerství více než 20 výzkumných skupin rýže.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Znepokojující nový důkaz, že vakcíny COVID-19 jsou méně účinné než nové varianty koronaviru

Asistentka lékaře Philana Liang připravuje láhev vakcíny COVID-19 na Lékařském kampusu University of Washington. Nový výzkum na Lékařské fakultě University of Washington v...

Rad solární chlazení – solární ohřev z jednoho systému. Není nutná elektřina

Systém snížil teplotu uvnitř testovacího systému ve venkovním prostředí vystaveném přímému slunečnímu záření o více než 12 stupňů Celsia (22 stupňů Fahrenheita). Půjčka...

Odkrytý 260 milionů let starý zabiják

Živá rekonstrukce anteosaura útočícího na býložravého moschognatha. Fotografický kredit: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) 260 milionů let starý dravec Anteosaurus, dříve považován za těžkého, pomalého a...

Fyzici částic řeší problémy, které „sledují“ více než 20 let

Obrázek ukazuje dráhu paprsku, který prochází měděným vysokofrekvenčním kvadrupólem, černým dipólovým magnetem a štěrbinovým měřicím systémem na detektoru částic. Strukturální složitost paprsku se...

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.