Физики: нагретые сверхпроводники излучают бозоны

Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова открыли эффект резонансного излучения бозонов в высокотемпературных сверхпроводниках, содержащих в своем составе магнитные атомы железа. Ученые также выяснили, что этот эффект связан с избыточным током в сверхпроводниках. Результаты исследований опубликованы в журнале Europhysics Letters.

Сверхпроводимость — свойство веществ обладать нулевым электрическим сопротивлением. Это значит, что материал вообще не препятствует прохождению через него электрического тока при температуре ниже определенного значения (критической температуры). Высокотемпературный сверхпроводник — это вещество, которое приобретает нулевое сопротивление при критической температуре кипения жидкого азота (-196°C).

Физики исследовали свойства высокотемпературных сверхпроводников и обнаружили новый эффект резонансного излучения бозонов. Бозоны в твердом теле представляют собой возбуждения различной природы: магнитные, зарядовые, колебательные.

«Мы систематизировали сведения об особенностях сверхпроводящего состояния в высокотемпературном сверхпроводнике (Sm,Th)OFeAs с оригинальным замещением самария (Sm) на торий (Th). В работе мы определили энергетические параметры этого материала, а также обнаружили новый эффект резонансного излучения бозонов», — рассказал один из авторов статьи Светослав Кузьмичев.

В исследовании ученые использовали высокотемпературные сверхпроводники, содержащие магнитные атомы железа. Образцы сверхпроводников синтезировали коллеги из Бернаского университета в Швейцарии. Оставшаяся работа проходила в лаборатории туннельных эффектов кафедры физики низких температур и сверхпроводимости МГУ. Ученые использовали метод получения туннельных наноконтактов на микротрещине («break-junction»). Наноконтакты хорошо проводят электрический ток (обладают высокой прозрачностью). Это позволило ученым наблюдать в структурах эффект многократных внутренних андреевских отражений электронов, падающих из металла на границу со сверхпроводником.

Для каждого наноконтакта ученые записали спектр его динамической проводимости. Расшифровка этих спектров позволила обнаружить еще один эффект в наноконтактах: некоторые электроны отдают часть своей избыточной энергии для образования бозонов строго определенной энергии. Судя по всему, эффект имеет резонансный характер.

«Обнаружение нового эффекта является одновременно и целью, и призом для любого естествоиспытателя. Необходимо продолжать исследования и решать головоломку. В физике железосодержащих сверхпроводников остается множество важных вопросов, которые до сих пор не решены. Надеюсь, что проделанная работа приблизит наше понимание физики высокотемпературных сверхпроводников хотя бы на один шаг», — заключил Светослав Кузьмичев.