Коллективное туннелирование электронов

27.07.2009

В сверхпроводнике электроны связаны в пары, причем длина этой связи, так называемая длина когерентности, составляет несколько десятков нанометров. С ними возможно интересное явление: квантовое проскальзывание фазы.

Суть его состоит в том, что с позиции квантовой механики электроны в какой-то степени связаны в пару, а в какой-то - нет. Причем соотношение этих степеней колеблется. Если вдруг в некий момент времени электроны окажутся несвязанными, небольшой участок сверхпроводника на мгновение утратит способность проводить сверхпроводящий ток. Когда же диаметр этого сверхпроводника будет много меньше длины когерентности, то он совсем утратит сверхпроводимость - другим парам не удастся обойти внезапно возникшее препятствие.

До сих пор считалось, что такое может происходить только с отдельными электронными парами. Однако ученые из Иллинойсского университета во главе с профессорами Алексеем Безрядиным и Полом Гольбратом обнаружили аналогичный эффект макроскопического масштаба: в тонкой сверхпроводящей проволочке сразу сто тысяч электронных пар испытали проскальзывание фазы. При этом выделилось тепло и проволочка, нагревшись, перестала быть сверхпроводящей.

В соответствии с законами классической механики такое поведение невозможно: все эти электроны не должны были перейти в новое состояние, поскольку им нужно сначала преодолеть энергетический барьер. Подчиняясь же квантовым законам, они сумели под ним туннелировать, причем всей группой сразу.

"Наши результаты подтвердили, что законы квантовой механики работают даже для больших систем", - говорит Алексей Безрядин.

<< Назад: Ионные жидкости ищут путь к британским бизнесменам 28.07.2009

>> Вперед: Робот следит за происшествиями в городе 26.07.2009

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Пустой стакан позовет официанта 26.05.2002 Американские инженеры в попытке облегчить жизнь любителей выпить придумали оригинальный стакан с вмонтированной в его дно микросхемой, которая при снижении уровня напитка ниже критической отметки посылает официанту сообщение на пейджер. Ошибки исключены. Ведь у каждой микросхемы имеется свой номер, а на посуде - штрих-код.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025