Физики экспериментально исследовали свойства тонких пленок из высокотемпературного сверхпроводника и обнаружили в них двойное изменение знака коэффициента Холла с уменьшением температуры, причем одно из них происходило еще до достижения критической температуры перехода.

Это подтверждает созданную более 20 лет назад теорию о поведении высокотемпературных сверхпроводников, которую до этого невозможно было проверить из-за технологических ограничений. Авторы считают полученные результаты справедливыми для всех сверхпроводников, что может помочь продвинуть понимание этого феномена. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.

Сверхпроводимость — это макроскопическое квантовое явление, заключающееся в фазовом переходе некоторых материалов ниже определенных температур в новое состояние, в котором они проводят электрический ток без сопротивления. Сегодня известно множество различных сверхпроводников, к которым относятся как чистые вещества из одного химического элемента, так и сложные соединения.

Полноценной теории сверхпроводимости на данный момент нет. В частности, это затрудняет поиск веществ со все большей критической температурой, ниже которой наступает фазовый переход. Сегодня рекордные значения температур находятся в области 140 кельвин (порядка –140 градусов Цельсия) для нормальных условий и около 203 кельвин (-70 градусов Цельсия) при высоких давлениях.

Эффект Холла — это возникновение поперечной разности потенциалов в проводнике, находящемся в магнитном поле. В простейшем случае это явление объясняется силой Лоренца, действующей со стороны магнитного поля на носители зарядов в токе. Она отклоняет заряды в ту или иную сторону в зависимости от их знака, что приводит к их накоплению у краев проводника и появлению разности потенциалов. В зависимости от типа носителей заряда в конкретном веществе эффект Холла может быть положительным или отрицательным.

Сверхпроводимость специфическим образом взаимодействует с эффектом Холла, приводя к его инверсии при переходе вещества в сверхпроводящее состояние.