Магнитное поле невидимо, но его можно заставить «светиться». Для этого берут крошечный алмаз с дефектами — местами, где атом углерода заменён азотом, а рядом пустует узел решётки. Такие дефекты, как чувствительные стрелки компаса, реагируют на малейшие изменения магнитного поля и испускают свет разной яркости.
В новой работе алмазную пластинку прижали к кристаллу сверхпроводника Hg-1223, способного работать при относительно высокой температуре, и сдавили всё это давлением 4 гигапаскаля — как если бы на ноготь поставили сорок легковых автомобилей. Под давлением сверхпроводимость усиливается, и материал начинает выталкивать магнитное поле из своего объёма — этот эффект называют эффектом Мейснера. Камера снимала свечение алмаза, а компьютер по яркости и цвету точек восстанавливал величину и направление поля в каждой точке пространства.
По этим данным учёные построили карту выталкивания поля при разных температурах и сравнили её с моделью, описывающей поведение сверхпроводников второго рода. Совпадение позволило вычислить критическую плотность тока — максимальный ток, который материал может проводить без потери сверхпроводимости. Это важная характеристика для любых применений: от магнитов в томографах до кабелей для передачи энергии.
Такой метод не требует электрических контактов и работает под высоким давлением, где обычные измерения затруднены. Теперь можно изучать сверхпроводники в условиях, приближенных к тем, что царят в недрах планет, и искать материалы, которые сохраняют свои удивительные свойства при комнатной температуре.
Давление 4 гигапаскаля, использованное в эксперименте, сравнимо с давлением на дне Марианской впадины, умноженным в 40 раз. При таком сжатии расстояние между атомами уменьшается, и сверхпроводник начинает работать лучше.
В романе Артура Кларка «Конец детства» инопланетяне используют сверхпроводники для левитации, а здесь алмазный датчик показывает, как сверхпроводник выталкивает магнитное поле — тот же принцип, но в лабораторном масштабе.