«Представьте себе тяжелый мяч, катящийся по эластичной сетке: что происходит?» — спрашивает Даниэле Фаусти, исследователь из Elettra Sincrotrone в Триесте и Университета Триеста. Вот как Фаусти объясняет концепцию «одевания» в физике: «движение мяча замедляется, потому что каждое движение сопровождается деформацией сетки: сфера больше не ведет себя как свободная сфера (т. Е. Катится по твердой плоскости. ), но как сфера, «одетая» из-за деформации сети ». Почему так важна концепция «одевания»? «Потому что это то, что, по мнению физиков, объясняет сверхпроводимость обычных сверхпроводников, то есть тех, которые работают при очень низких температурах».«Продолжая метафору, в этих материалах мы имеем дело с двумя тяжелыми сферами: адекватно регулируя скорость движения, мы можем, например, заставить другой шар двигаться вслед за первым. . Две сферы становятся «связанными», путешествуя вместе и ведя себя как единый объект ». Это дает представление о том, что происходит с электронами в кристаллической решетке сверхпроводящего материала. «Два электрона обычно отталкиваются друг от друга из-за того, что у них одинаковый заряд, но в этих условиях они могут перемещаться вместе, отсюда и сверхпроводимость».
Сверхпроводимость — это свойство материалов, которое можно использовать по-разному, например, в медицине или даже на транспорте. Однако сложность обращения с этими материалами, которые обладают сверхпроводимостью при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю (-273 ° C) и, следовательно, труднодоступны, делает их совершенно непригодными для технологических применений. Совсем недавно ученые определили другие семейства сверхпроводников (например, на основе оксидов меди, купратов), которые проявляют свои свойства при значительно более высоких температурах (-196 ° C) и, следовательно, обещают большую простоту использования.
Однако механизм, задействованный в этих новых материалах, остается загадкой. «Нет никаких экспериментальных доказательств того, что одевание играет роль в этом случае», — объясняет Фаусти."Но действительно ли мы уверены?" — спросил себя ученый.
Вместе с Фабио Новелли, первым автором исследования из Элеттры и Университета Триеста, и международной группой исследователей, Фаусти разработал новую технику, позволяющую «непосредственно наблюдать за одеждой возбуждений в сложных системах». Используя ультракороткие световые импульсы на разных частотах, можно изучать реакцию так называемого «бозонного поля», с которым связаны электроны в кристалле La2CuO4, прародителя семейства купратов. Если электроны представляют собой тяжелые сферы, а кристаллическая сетка сверхпроводника — упругая сетка, световые импульсы можно рассматривать как колеблющуюся силу, которая толкает электроны к сети.
Изменяя частоту светового импульса, исследователи непосредственно наблюдали реакцию эластичной сети, и на определенных частотах ее реакция оказалась достаточно быстрой, чтобы «одеть» сферу.«Это наблюдение может теперь стимулировать исследования в области теории высокотемпературных сверхпроводников», — комментирует Массимо Капоне, исследователь SISSA, принимавший участие в теоретической части исследования. «Согласно этому результату, электроны определенно подвергаются процессу связи, опосредованному сетью, которая удерживает их вместе, несмотря на сильное кулоновское отталкивание».
Помимо экспериментальных результатов, исследование также представило новый многообещающий метод изучения материалов будущего.