Как вихри в сверхпроводнике выдают его тайны экспресс

Оригинал: "Campbell penetration depth in a single crystal of heavy fermion superconductor CeCoIn$$_5$$"
arXiv:2604.23657 · 2026-04-26 · CC BY 4.0 · 1 мин
В кристалле CeCoIn₅ вихревая решётка меняет форму при определённых полях.

Сверхпроводник не пускает магнитное поле внутрь себя. Но если поле сильное, оно всё же проникает — не сплошным потоком, а отдельными вихревыми нитями, похожими на маленькие смерчи. Внутри каждой нити сверхпроводимость разрушена, а вокруг течёт незатухающий ток. Эти нити не стоят на месте: под действием тока они могут двигаться, и тогда сверхпроводник теряет свои замечательные свойства.

Чтобы удержать вихри на месте, в материале есть дефекты — неровности кристаллической решётки. Вихри цепляются за них, как песчинки за шероховатости на дне ручья. Если ток небольшой, вихри лишь слегка смещаются и возвращаются обратно. Это смещение можно измерить: оно называется глубиной Кэмпбелла — по имени канадского физика, который первым описал такой эффект. Чем жёстче вихри закреплены, тем меньше эта глубина.

В новом эксперименте учёные измерили глубину Кэмпбелла в кристалле CeCoIn₅ — сверхпроводнике с необычными свойствами. Оказалось, что при увеличении магнитного поля вихревая решётка не просто сжимается, а резко меняет свою симметрию: нити перестраиваются в другой узор. Это как если бы толпа людей, идущая по площади, вдруг перестроилась из квадратной сетки в треугольную. Такие скачки говорят о том, что сверхпроводимость в этом материале не похожа на обычную.

Глубина Кэмпбелла в CeCoIn₅ ведёт себя иначе, чем в обычных сверхпроводниках: вместо плавного роста с полем она меняется скачками.

Критический ток — максимальный ток, который сверхпроводник может нести без потерь, — тоже оказался необычным. Обычно он быстро падает с ростом температуры, а здесь убывает почти линейно, как будто вихри слабее цепляются за дефекты при нагреве. Это ещё одно свидетельство того, что CeCoIn₅ — сверхпроводник с нетрадиционным механизмом спаривания электронов.

Вихревые нити в сверхпроводнике могут образовывать правильные решётки, похожие на кристаллические, и их можно увидеть с помощью магнитной микроскопии.

Учёные
Wolfgang PauliSatyendra Nath BoseAlbert EinsteinSubrahmanyan ChandrasekharEnrico FermiLeo Esaki
Понятия
температура перехода высокотемпературная сверхпроводимость купол сверхпроводимости критический ток никель гелий-3 сименс на метр температура жидкого гелия сверхпроводимость микрометрового эффекта