Парадокс Hg1223: как взаимное отталкивание рождает сверхпроводимость экспресс

Оригинал: "Microscopic mechanism of high-temperature superconductivity revealed by ab initio studies on hole-doped multilayer cuprates HgBa$$_2$$Ca$$_2$$Cu$$_3$$O$$_8$$ under pressure"
· Ryui Kaneko, Masatoshi Imada
arXiv:2606.08181 · 2026-06-06 · CC BY 4.0 · 1 мин
Физики раскрыли секрет рекордной сверхпроводимости Hg1223 при обычном давлении.

Сверхпроводники — материалы, способные проводить электрический ток без диссипативных потерь, — традиционно требуют экстремального охлаждения. Однако соединение Hg1223, состоящее из ртути, бария, кальция, меди и кислорода, бросает вызов этой закономерности: его электрическое сопротивление обращается в нуль уже при –139 °C. Механизм этого явления парадоксален: сильное кулоновское отталкивание между электронами заставляет их объединяться в куперовские пары. Аналогия из обыденной жизни — переполненный вагон метро: каждый пассажир инстинктивно стремится сохранить личное пространство, но в вынужденной тесноте люди хватаются друг за друга, чтобы удержать равновесие. Так и электроны, отталкиваясь, формируют устойчивые пары.

Классическая теория БКШ (Бардин, Купер, Шриффер) описывала сверхпроводимость как результат «склеивания» электронов посредством обмена фононами — квантами колебаний кристаллической решётки. В Hg1223 эффективное притяжение возникает мгновенно, без участия решёточных колебаний.

Приложение внешнего давления усиливает эффект: электроны чаще совершают туннельные перескоки между атомами, а сила взаимного отталкивания ослабевает, что поднимает критическую температуру перехода в сверхпроводящее состояние до –113 °C. Магнитное поле, обычно разрушающее сверхпроводящий порядок, в данном случае оказывает стабилизирующее действие на куперовские пары. Разгадка этого механизма приближает исследователей к заветной цели — созданию сверхпроводников, работающих при комнатной температуре, что способно радикально трансформировать энергетику.

Сверхпроводящая катушка может годами нести ток без внешнего источника — однажды запущенный в ней ток циркулирует почти вечно.

Учёные
Satyendra Nath BosePaul DiracEmilio Gino SegrèPeter HiggsRichard FeynmanMarie Curie
Понятия
механизмы усиления сверхпроводимости высокотемпературная сверхпроводимость купрат высокотемпературный сверхпроводник карбид кремния теория БКШ эффект близости никелат фазовый переход, индуцированный давлением сверхпроводящая проволока сверхпроводящий детектор эффект Мейсснера сверхпроводимость никелатов