Магнетизм и сверхпроводимость: неожиданный союз экспресс

Оригинал: "Coexistence of High Temperature Superconductivity and Antiferromagnetic Order in a Cuprate with Multiple Hole Fermi Pockets"
arXiv:2606.08643 · 2026-06-07 · CC BY 4.0 · 1 мин
В кристалле с семью слоями меди магнетизм и сверхпроводимость не конфликтуют, а сосуществуют и, вероятно, усиливают друг друга.

С помощью лазерной спектроскопии — метода, который можно сравнить с прослушиванием эха от кристалла: световой импульс возбуждает образец, а отклик рассказывает о внутренней структуре, — физики исследовали слоистый материал. Они обнаружили участки, где электроны движутся свободно, образуя так называемые карманы Ферми — области в импульсном пространстве, занятые носителями заряда, — и заметили, что каждый такой участок ведёт себя по-своему, демонстрируя уникальные электронные свойства.

Раньше магнитный порядок, при котором спины электронов — их собственные микроскопические магнитные моменты — выстраиваются в строгую шеренгу, считали врагом сверхпроводимости: в такой упорядоченной среде электронам трудно объединяться в куперовские пары, необходимые для сверхтекучего движения заряда. Но здесь эти двое не просто уживаются: сверхпроводимость расцветает прямо внутри намагниченной зоны. Магнетизм не мешает, а словно аккомпанирует парному танцу электронов, подобно строгому учителю, который вдруг начинает подыгрывать ученическому дуэту. Эта аналогия упрощает картину: на деле магнитные флуктуации могут служить «клеем» для пар.

При переходе в сверхпроводящее состояние энтропия — мера беспорядка в системе — резко падает, указывая на нарастание порядка. И вот неожиданный поворот: в одном из слоёв энергетическая щель — порог, который нужно преодолеть, чтобы разорвать куперовскую пару, — достигла 42 мэВ, что аномально много для такого материала. Это открытие перечёркивает теории, которые создавали Бардин и Ландау, и показывает, что стандартная модель сверхпроводимости — традиционная теория БКШ, описывающая низкотемпературные сверхпроводники, — слишком проста для описания высокотемпературной сверхпроводимости. Практическая цель — провода без потерь.

Материал относится к купратам — первому типу сверхпроводников, работающих при охлаждении жидким азотом (–196°C). Их открытие в 1986 году вызвало сенсацию, сравнимую с космической гонкой, и породило лавину документальных фильмов.

В фантастике сверхпроводники — ключ к левитирующим поездам и вечной энергии. Открытие союза с магнетизмом делает эти мечты немного реальнее.

Учёные
Christian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel MayorR. A. RossiterWolfgang Pauli
Понятия
купрат связь магнетизма и сверхпроводимости купол сверхпроводимости уровень Ферми сверхпроводящая щель высокотемпературный сверхпроводник куперовская пара фазовые флуктуации никелат спаривание электронов антиферромагнитный порядок сверхпроводящая проволока ферми-жидкость никель странный металл электронно-дырочная пара нитрид алюминия температура перехода зарядовый кубит теплопроводность