📄 Показана версия «Просто» — «Популярно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить. Прошу разобрать полностью

Сверхпроводник — это материал, который при очень низкой температуре проводит электричество без потерь: электроны движутся, не расталкиваясь, как толпа, идущая по идеально ровному коридору. Но стоит включить сильное магнитное поле, и внутри сверхпроводника появляются вихри — крошечные области, где сверхпроводимость исчезает. Эти вихри, если их не удержать, начинают двигаться и создают сопротивление, разрушая главное преимущество материала.

Чтобы удержать вихри, в сверхпроводник специально добавляют дефекты — неровности, поры или вставки из другого материала. Они работают как ямы на дороге: колесо (вихрь) попадает в яму и остаётся на месте, а не катится дальше. Чем удачнее размещены такие ямы, тем больший ток может выдержать сверхпроводник. Обычно инженеры ищут расположение дефектов вручную, методом проб и ошибок. Авторы статьи предложили автоматический способ: компьютер сам перебирает варианты и находит наилучшую форму и расположение дефектов, как если бы оптимизировал лабиринт для максимальной задержки бегунов.

Метод основан на уравнениях Гинзбурга–Ландау, которые описывают, как сверхпроводимость меняется в пространстве и времени. Компьютерная программа постепенно меняет геометрию дефектов, пока не получит конструкцию, где вихри застревают максимально прочно. Это похоже на то, как скульптор отсекает лишнее, чтобы проявить форму, но здесь вместо камня — виртуальный материал. Такой подход уже применяется в авиации и строительстве, а теперь приходит в сверхпроводниковую технику.

В перспективе это позволит создавать сверхпроводящие магниты для томографов, ускорителей частиц и термоядерных реакторов, которые будут работать при меньших затратах энергии. А ещё — линии электропередач без потерь, о которых мечтают энергетики всего мира.