Сверхпроводники — материалы, электрическое сопротивление которых при пониженной температуре равняется нулю — широко применяются в электронике. Однако в определенных обстоятельствах достигнуть этого состояния считается невозможным. Японские ученые впервые сумели создать новый тип сверхпроводника из «пятого» агрегатного состояния вещества — бозе-конденсата.

Существует три хорошо известных агрегатных состояния вещества — твердое, жидкое и газообразное. Четвертым называют плазму, в которую при определенных условиях переходят газы. Есть и другие агрегатные состояния, к которым относится, в частности, конденсат Бозе — Эйнштейна. В его основе лежат бозоны, охлажденные почти до абсолютного нуля.

«Бозе-конденсат — уникальное состояние вещества, поскольку состоит не из частиц, а из волн, — сказал Козо Оказаки, ведущий автор статьи. — Когда они охлаждаются почти до абсолютного нуля, атомы определенных материалов начинают размазываться по пространству. Этот процесс нарастает, пока атомы — теперь больше волны, чем частицы — не начинают перекрывать друг друга, становясь неотличимыми. Полученное вещество ведет себя как одно целое с новыми свойствами, которых нет у твердых, жидких или газообразных состояний».

Теперь физики из Токийского университета показали сверхпроводимость в бозе-конденсатах, которая до сих пор не была подтверждена экспериментальным путем, сообщает Phys.org.

В данном случае конденсат состоял из облака атомов железа и селения. Ключевым элементом открытия стала схожая форма вещества — режим Бардина — Купера — Шриффера (BCS). Как и бозе-конденсат, BSC состоит из холодных облаков атомов, но отличие в том, что когда они охлаждаются, атомы замедляются и выстраиваются в линию. Из-за этого электронам проще двигаться через них, что приводит к сверхпроводимости.

Ученые решили проверить, что произойдет при переходе от BCS к бозе-конденсатам, и возможно ли вообще добиться сверхпроводимости в бозе-конденсатах? Для этого они использовали фотоэмиссинную спектроскопию, чтобы наблюдать с ее помощью за поведением электронов в этих материалах.

Непосредственного практического значения для обывателей это открытие не имеет, но углубленное понимание физических феноменов позволит ученым в будущем создавать более эффективные сверхпроводники. Которые, с свою очередь, позволят наладить выпуск электроники нового поколения.