Толпа людей, которые могут свободно двигаться, но вдруг начинают действовать как одно целое — так сверхпроводник пропускает ток без сопротивления. В купратных сверхпроводниках (материалах на основе меди и кислорода) эта способность ведёт себя странно: плотность «сверхтекучей жидкости», которая переносит ток, сначала растёт с добавлением носителей заряда (doping), а потом падает. Словно толпа становится всё более сплочённой, а затем внезапно рассыпается.
В новой работе учёные взяли за основу модель, где электроны могут прыгать между атомами, но избегают двойного заселения — как пассажиры в автобусе, которые предпочитают сидеть по одному. Они добавили беспорядок: случайные неровности на атомном уровне, которые должны мешать движению. Оказалось, что сверхтекучая плотность почти не замечает этих помех в недодопированных образцах (где носителей заряда меньше оптимального). Она растёт прямо пропорционально общему числу зарядов, и каждый новый пассажир сразу включается в общий ритм.
Но в передопированных образцах (с избытком носителей) картина меняется: там сверхтекучесть падает, хотя общее число зарядов продолжает расти. Этот контраст указывает на скрытую границу — переход от металла, где электроны ещё чувствуют сильное взаимное отталкивание, к обычному «жидкому» металлу, где они почти свободны. Именно здесь, в точке конца псевдощели (энергетической ступеньки, которая исчезает при определённом doping), и происходит смена режима. Так теория подтверждает, что сверхпроводящий «клей» в купратах работает по-разному в двух мирах по обе стороны от этой точки. И тогда толпа, которая казалась единой, на деле живёт по разным законам — в зависимости от того, сколько в ней участников.
Сверхтекучая плотность в купратах может быть в десять раз меньше, чем общее число зарядов, которые могли бы участвовать в сверхпроводимости — как если бы в толпе синхронно двигалась лишь малая часть людей, но остальные им не мешали.