Физика

Ученые исследовали влияние переменного тока на свойства сверхпроводника

Hans/Pixabay

Российские физики совместно с коллегами из Голландии провели расчеты и показали, как влияет переменный ток на спектр возбуждений сверхпроводника. Результаты исследований опубликованы в высокорейтинговом журнале Physical Review Letters.

«Суть работы состоит в последовательном теоретическом исследовании влияния переменного тока на когерентные свойства сверхпроводника. Хорошо известно, что спектр возбуждений обычного сверхпроводника имеет запрещенные состояния вблизи энергии Ферми ("щель" в спектре возбуждений), а при приближении к "щели" плотность состояний сверхпроводника сильно возрастает», — рассказывает доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ Игорь Девятов. — «Это является одним из характерных особенностей сверхпроводящего состояния, отличающего его от нормального металлического состояния, в котором плотность состояний вблизи энергии Ферми можно считать постоянной».

К настоящему времени показано теоретически и подтверждено экспериментом, что прикладывание постоянного тока к полоске сверхпроводника «ослабляет» ее сверхпроводящие свойства — особенности в спектре возбуждений на «щели» размываются, а сама щель уменьшается.

«Пародоксально, но до этой нашей работы влияние переменного тока на спектр возбуждений сверхпроводящей полоски до сих пор не было последовательно изучено. В наше работе мы решили эту, возможно одну из последних задач "классической" теории сверхпроводимости. Мы показали, что влияние переменного тока в так называемом "квантовом" случае сводится не только к размыванию особенностей спектра возбуждений узкой диффузной сверхпроводящей полоски вблизи "щели", так, как бывает в случае распаривания постоянным током, но и появления как особенностей в спектре возбуждений, при энергиях, кратной энергии фотона, так и экспоненциально спадающего "хвоста" спектра возбуждений в подщелевой области», — говорит Игорь Девятов.

С помощью расчетов ученым удалось без подгоночных параметров объяснить недавно обнаруженный аномальный сдвиг частоты сверхпроводящего резонатора при сверхнизких температурах. Работа сделана в соавторстве с российским ученым А.В. Семеновым и голландскими исследователями Т. Клапвиком и П. Де Виссером (Институт наноисследований Кавли, Нидерландский институт космических исследований). При расчетах использовался стандартный метод российского ученого Келдыша-Узаделя для теоретического исследования явлений неравновесной сверхпроводимости, предложенных А. Ларкиным и Ю. Овчинниковым.

«В дальнейшем мы планируем продолжить эти теоретические исследования, рассчитав не только изменения когерентных свойств сверхпроводника под влиянием высокочастотного сигнала, как было сделано в данной работе, но и неравновесные функции распределения квазичастиц и фононов. Также планируется исследовать теоретически процесс поглощения одиночного фотона диффузной сверхпроводящей полоской», — говорит Игорь Девятов.