수 킬로그램의 TNT에 해당하는 에너지는 코일에 급증하여 생성 된 가장 강력한 자기장 중 하나에서 보어의 0.003 카랫트 크리스탈을 목욕시켰다.
엔지니어 Jérôme Béard는 자석에서 발 쿵쾅 거리는 소리처럼 작은 붐이 나왔지만 고맙게도 폭발은 없었습니다. 그의 계산은 열렸다.
프랑스 툴루즈에있는 국립 실험실의 강렬한 자기장 (LNCMI)의 국립 실험실 연구원들은 지난 겨울에 그 자석 폭발과 그에 따른 일련의 동일한 일련의 일련의 동일한 일련의 일련의 동일한 일련의 일련의 일련의 동일한 일련의 일련의 일련의 동일한 일련의 일련의 일련의 일련의 일련의 동일한 것들을 통해 가장 강력한 슈퍼 컨덕터라고 불리는 Cuprates라는 재료의 무광택-블랙 세라믹을 발견했습니다. 오늘 저널 Nature 에보고 된 결과 , Cuprates의 내부 작업에 대한 주요 단서를 제공하고, 과학자들이 이러한 재료가 어떻게 전기가 상대적으로 높은 온도에서 자유롭게 흐르는지 이해하도록 도울 수 있습니다.
.“기술적으로 놀랍습니다. “종이는 걸작입니다.”
캐나다의 Sherbrooke University의 LNCMI 직원 과학자 Cyril Proust와 Louis Taillefer가 이끄는 실험적인 팀은 90 TESLA MAGNET을 사용했습니다.이 자그넷은 하나의 Enshrouding 지구보다 거의 2 백만 배를 생성합니다. 이것은 행동이 발생하는 것처럼 보이는 근본적인 단계에 대한 세부 사항을 밝혀 냈습니다.
베일이 들어 올려지면서 과학자들은 물의 얼어 붙은 지점을 연상시키는 Cuprates에서“양자 임계점”으로 보이는 행동의 급격한 변화를 발견했습니다. 이론가들은 그러한 양자 비판적 지점이 존재할 수 있으며 초전도에서 중요한 역할을 할 수 있다고 오랫동안 추측했다. “한 가지는 이것을 말하는 것입니다. 또 다른 것은 그것을 측정하는 것입니다.”Chubukov가 말했다.
초전도성은 전기가 이동하는 재료로부터 저항없이 전기가 흐르기 때문에 과정에서 에너지가 손실되지 않도록하는 현상입니다. 전자 (음으로 하전 된 전기 캐리어)가 연합하여 쌍을 형성하여 서로의 특성을 모두 균일 할 수있는 방식으로 서로의 특성을 균형을 유지할 때 발생합니다. 이런 일이 발생하는 단계는 섬세하며, 일반적으로 재료가 암석 온도로 냉각 될 때만 발생합니다. 그러나 WIRE가 실온에서 초전도체 역할을하도록 엔지니어링 될 수 있다면, 전문가들은 무손실 전기 전송이 전 세계 에너지 사용량을 크게 줄이고 자기 적으로 차량 및 저렴한 수중 정류 시스템과 같은 새로운 기술의 호스트를 안내 할 것이라고 말합니다.
초전도를 구동하는 힘은 Cuprates에서 가장 강력합니다. IBM 연구원 인 Georg Bednorz와 K. Alexander Müller가 1986 년에 (이듬해에 노벨상을 얻은 작품에서) 다른 재료보다 훨씬 높은 온도에서 초전도를 제공하여 전자가 다르고 강한 접착제에 의해 짝을 이루었음을 시사합니다. 그러나 Cuprates는 섭씨 100도 아래에서 냉각되어야합니다. 초전도 기의 작동 온도를 다이얼링하려면 접착제가 더욱 강화되어야합니다. 30 년 동안 과학자들은 다음과 같이 물었다.
Quantum Critical Point의 탐지는 그 질문에 명확하게 대답하지는 않지만, 하버드 대학교 (Harvard University)의 주요 요약 이론가 인 Subir Sachdev는“이것은 상황을 실제로 명확하게 밝혔습니다. 이 결과는 달리기에서 Cuprates의 전자 형태 접착제에 대한 몇 가지 제안을 노크합니다. Sachdev는“현재 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 두 명의 저명한 후보자가 있습니다.
후보자 중 한 명이 검증 된 경우, 많은 이론가들에게 호소하는 이국주의와 함께 완전히 새로운 양자 현상으로 교과서에 들어갑니다. 그러나 다른, 고온 초전도성에 대한보다 전통적인 설명이 사실이라면, Davis에 따르면, 과학자들은 즉시 그 효과를 강화하기 위해 필요한 핵심 핸들을 즉시 알게 될 것입니다. 이 경우, 방 온도 초전도성에 대한 탐구에서 Davis는 다음과 같이 말했습니다.
돔 아래
Proust, Taillefer 및 그들의 공동 작업자는 8 년 전 Cuprate“Phase Diagram”의 중심으로 트레일을 불 태우기 위해 시작했습니다.
지도의 두 가지 끝 부분은 잘 이해되어 있습니다. 순수하고 성가신 불충분 한 Cuprate 결정 (다이어그램의 왼쪽에 매핑 된 절연체 역할을하는 반면, 많은 여분의 전자 또는“구멍”(긍정적으로 전하 된 입자와 같은 전자의 결함)이 금속과 같이 작용하는 절연체로 작용합니다. Taillefer는“가장 큰 근본적인 질문은 시스템이 절연체에서 금속으로 어떻게 진행됩니까?”라고 말했습니다. 과학자들은 초전도성을 포함하여 중간 도핑 레벨에서 발생하는 단계의 뒤죽박죽으로 길을 잃게됩니다.
이지도는 단서를 제공합니다. 선은 초전도 돔 위의 왼쪽으로 경사하며 재료의 다른 두 분기 단계를 나누어줍니다. 이 라인을 아래쪽으로 더 낮은 온도로 확장하면 중심 지점에서 초전도 돔의 기초가 닿습니다. 이론가들은이 시점의 본질이 초전도성을 이해하는 데 열쇠가 될 수 있다고 오랫동안 의심해 왔으며, 이는 그 주위에 거품을 형성하는 것으로 보인다. 15 년 전, Taillefer 's Lab의 박사후 연구원 인 Taillefer와 Proust는이 가능한 중요한 지점을 조사하는 방법에 대해 생각하기 시작했습니다. 문제는 고온에서 관찰 한 두 단계가 절대 제로 온도 에서이 시점에서 만나야 할 것처럼 보였다는 것이 초전도가 시작될 때 사라졌다. 한 단계에서 다른 단계로의 전환 중에 발생하는 일을 조사하기 위해, 팀은 크루 프레이즈에서 전자를 멈출 수있는 방법을 찾아야했다.
이를 위해 과학자들은 큰 자석이 필요했습니다. 자기장은 각 초전도 쌍의 전자에 반대쪽 힘을 발휘하여 연결을 깨뜨려 초전도성을 파괴합니다. 그러나 초전도체의 페어링 접착제가 강할수록 깨지기가 더 어려워집니다. Proust는“Cuprates의 경우 초전도성을 설득 해야하는 자기장이 매우 높습니다.
강력한 자석
자석은 그들이 만든 재료만큼 강할 수 있으며, 이는 쓰나미의 전기에 의해 생성 된 거대한 기계적 힘을 견딜 수 있어야합니다.
Toulouse의 LNCMI의 90-Tesla Magnet은 600 개의 커패시터 은행을 충전 한 다음 휴지통 크기의 크기의 코일로 한 번에 배출하여 작동합니다. 코일은 Kevlar보다 강한 섬유질 인 Zylon으로 강화 된 매우 강한 구리 합금으로 만들어집니다. 약 10 밀리 초 동안, 전류의 플래시 홍수는 코일의 보어를 통과하는 강력한 자기장을 생성합니다. LNCMI 자석은 뉴 멕시코의 Los Alamos National Laboratory의 100-Tesla Magnet의 힘과 일치 할 수 없지만“Los Alamos보다 2 배 더 긴 맥박을 만들 수 있습니다”라고 Béard는 말했습니다.
엔지니어들이 자석을 건설함에 따라 브리티시 컬럼비아 대학교 (University of British Columbia)의 공동 작업자는 Yttrium barium roff 옥사이드라는 큐 레이트 샘플을 준비했습니다. 그들은 가정 된 임계점의 한쪽에서 다른쪽에 걸쳐 4 개의 다른 농도의 구멍으로 샘플을 도핑했습니다. 샘플을 섭씨 223도까지 냉각시켜 섭씨 223도를 냉각시켜 자기 펄스로 폭파하여 순간적으로 초전도성을 파괴하면 전기를 운반하는 데 관여하는 원자 당 구멍의 수를 나타내는 재료의 특성을 측정했습니다. 일반적으로,이 "캐리어 밀도"는 도핑의 함수로서 점차적으로 증가합니다. 그러나 중요한 시점에서, 그것은 갑자기 변화 할 것으로 예상되어 결정에서 전자의 자발적인 재구성을 나타냅니다. 그리고 그것은 과학자들이 측정 한 것입니다. 19 % 도핑에서 캐리어 밀도의 날카로운 6 배 점프, 임계점의 예상 위치입니다.
데이비스는 2014 년 에이 지점의 존재에 대한 간접적 인 증거를 발견 한 데이비스는“루이스 [태국인]이 말한 곳은 분명히 숨겨진 비판적 지점이있다.
Quantum Critical Point
수온을 높이거나 낮추어 교차하는 물의 동결 지점과 달리, Cuprates의 임계점은 "양자 임계점"또는 두 경쟁 양자 기계 상태 사이의 균형이 0 온도에서 균형입니다. 위상 다이어그램에서 양자 임계점의 왼쪽에 우선되는 양자 상태는 전자가 "주문"되거나 패턴으로 배열되게합니다. 오른쪽에 지배되는 양자 효과는 전자가 자유롭게 움직입니다. 그러나 시스템이 왼쪽 또는 오른쪽에서 임계점에 접근함에 따라 두 상태 간의 경쟁으로 인해 시스템의 순서 금액이 변동하기 시작합니다. 양자 임계점 근처에서 초전도성을 야기하기 위해 가정 된 것은 이러한 순서의 변동입니다. 문제는 :어떤 순서입니까?
지난 5 년간 연구원들은 전자 밀도 파 (전자 밀도가 낮고 밀도가 낮은 전자 영역의 잔물결)로 알려진 순서 유형을 의심했습니다. 그러나 Davis Group의 최근 연구 결과뿐만 아니라 새로운 실험은 전하 밀도 웨이브 오더가 더 낮은 도핑 레벨에서 Quantum Critical Point의 왼쪽에서 너무 멀리 사라진다는 것을 나타냅니다. 이제 두 가지 주요 가능성이 남아 있습니다.
1980 년대 후반 David Pines, Douglas Scalapino 및 기타 이론가들에 의해 제안 된보다 전통적인 옵션은 전자가 반기 마그네시즘으로, 전자가 반대편 패턴으로 스핀 방향을 교대로 번갈아 가며, 이의 계산 지점 근처의 변동이 서로 짝을 이루는 전자에 매료되어 상당한 쌍을 이끌어내는 순서입니다. 몇 가지 간접적 인 관찰은 반 강자성 가네시즘 가설을 뒷받침합니다. Chubukov에 따르면,이 순서는 양자 임계점에서 설정 될 것으로 예상되기 때문에, 새로운 발견은 반 강자성 자료 설명에서“필요한 누락 된 링크”입니다.
.그러나 간단한 반 강자성이라면 대답이라면 물리학 자들은 수십 년 전에 사건을 깨뜨릴 것입니다. 실험자들은 초전도 돔의 왼쪽 상단에있는 단계에서 반 강자성 순서를 오랫동안 시도했고 실패했다. 토론토 대학의 실험적인 응축 물리학자인 Stephen Julian은“Cuprates의 문제는 누구나 찾을 수있는 장거리 순서가 없다는 것입니다. 실험자가 바둑판 패턴을 찾으면 볼 수 없습니다.
그러나, 반 강자성 설명의 수비수는 본질적으로 쌓인 2 차원 시트와 메르민 와그너 정리 (Mermin-Wagner Theorem)로 알려진 1975 년 이론에 대한 cuprates의 결정 구조를 가리킨다. 대신, 아마도 바둑판의 섹션과 같이 순서 패치 만 개발되며 기존 실험 기술로 감지 할 수 없습니다. 장거리 반 강자성 사기 순서는 저온에만 설정되어 있다고 지지자들은 말합니다. 문제는 반 강자성 자료가 IT가 자극하는 단계 (초전도성)에 의해 무효화된다는 것입니다. 그래서 여전히 관찰 할 수 없습니다.
모든 사람이 Mermin-Wagner 정리가 관련성이 있다고 생각하는 것은 아닙니다. Davis는 동일한 2 차원 구조를 갖는 구획되지 않은 cuprates에서 반 강자성 순서가 감지되었다고 지적했다. 비판적 지점 근처에서 지금까지 보이는 반 강자성 사기 질서의 부족으로 인해 일부 연구자들은이 아이디어를 포기하고 Sachdev가 제시 한 더 이국적인 이론을 지원하게되었으며, 이는 노벨상 수상자이자 Philip Anderson이자 1980 년대에 응축 된 물리학의 창립자 중 한 명인 개념을 기반으로합니다. Sachdev는 다른 재료에서는 보이지 않는 Cuprates에서 일종의 질서를 제시합니다. 이 순서로, 전자는 스핀 및 전하의 분획을 갖는 복합재를 형성한다. Sachdev는이 명령의 잔재를 유지하고 있으며,이 명령은 분수 된 Fermi Liquid 또는 Fl* State라고 불렀으며 고온 초전도성의 전구체를 형성합니다.
새로 발견 된 양자 임계점이 반 강자성 상원과 관련이 있는지 또는 FL*와 같은 특이한 것과 관련이 있는지 여부를 결정하려면 다시 한 번 강력한 자석이 필요합니다. 실험자들은 이미 저온에서 반 강자성 순서의 바둑판 패턴을 검색하는 방법을 연구하고 있으며, 자기 펄스를 사용하여 그곳에서 발생하는 초전도성을 제거합니다. Taillefer는“이 모든 일은 이제 일어날 것입니다. "그것은 그 중요한 시점에서 [안티 페로] 자기 전이와 매우 흡사합니다. 그것이 우리가 대답 해야하는 질문입니다."
.반 유사성 자료가 Cuprates의 전자 형태의 접착제로 판명되면, 이론가들은 접착제가 다른 재료보다 왜 더 강한지를 결정하는 데 즉시 중점을 둘 것입니다. 반면에 FL*는 이론가들에게 새로운 다이얼 세트를 모두 제공 할 것입니다. 어느 쪽이든, 많은 사람들은 초전도체의 작동 온도를 높이기 위해 추적되고 있다는 낙관적입니다. Julian은“실내 온도 초전도성을 방지하는 근본적인 한계가 있다고 생각하지 않습니다. “논쟁은 우리가 그곳에 도착하는 데 얼마나 오래 걸릴 것인가입니다. 어떤 사람들은 그것이 모퉁이에 있다고 생각합니다. 어떤 사람들은 시간이 오래 걸릴 것이라고 생각합니다.”
