Сверхпроводимость, которая включается от тепла ✎ экспресс

Оригинал: "Counterintuitive inverse superconducting transition beyond 4He-cooling limit"
arXiv:2606.18683 · 2026-06-17 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 2 мин
В новых никелатах сверхпроводимость возникала не при охлаждении, а при нагреве — вопреки привычной логике.

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

Обычно сверхпроводимость — это история про холод. Чем ниже температура, тем легче электронам объединиться в пары и течь без сопротивления. Но в новой работе физики вырастили тонкие плёнки никелатов с добавкой европия и увидели обратную картину. При температурах ниже 2,6 К образец вёл себя как обычный металл с сопротивлением. Однако стоило его немного нагреть — и сопротивление падало до нуля. Сверхпроводимость включалась от тепла.

Этот обратный переход работал в узком коридоре: от 2,6 до 5,4 К. Выше — материал снова становился нормальным. Получался своего рода «остров» сверхпроводимости, окружённый несверхпроводящим морем. Причём границы острова можно было сдвигать не только температурой, но и магнитным полем или даже просто увеличивая ток через образец.

Ключевую роль здесь играют ионы европия. Их магнитные моменты по-разному взаимодействуют с электронами при разных температурах, создавая внутреннее поле, которое то подавляет сверхпроводимость, то, наоборот, помогает ей.

Авторы предполагают, что при нагреве меняется баланс между двумя конкурирующими магнитными влияниями. Одно из них связано с собственным магнетизмом европия и способно разрушать куперовские пары (связанные состояния электронов, благодаря которым течёт сверхпроводящий ток). Другое — эффективное поле, возникающее из-за компенсации этих моментов, — при определённых условиях, наоборот, стабилизирует сверхпроводящее состояние. Когда температура растёт, второе влияние на время берёт верх, и появляется сверхпроводимость. При ещё большем нагреве побеждает первое — и всё возвращается к норме.

При температуре ниже 0,3 К сверхпроводимость снова исчезала, но её можно было «воскресить», включив магнитное поле. Такой возвратной сверхпроводимости раньше не наблюдали в подобных системах.

Открытие переворачивает привычный взгляд на тепло как на врага квантовой когерентности (согласованности квантовых состояний). Вместо того чтобы разрушать упорядоченное состояние, тепловые флуктуации могут его создавать. Это не просто курьёз — это новый инструмент для инженерии квантовых фаз. Устройства на основе таких материалов смогут переключаться между состояниями не охлаждением до сверхнизких температур, а нагревом — что технически проще и открывает неожиданные сценарии для сверхпроводящей электроники.

Температура 2,6 К, при которой включалась сверхпроводимость, лишь на пару градусов теплее, чем реликтовое излучение, остывшее за 13,8 миллиардов лет после Большого взрыва.

В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса инопланетные формы жизни используют магнитные поля для когерентных квантовых процессов — примерно так, как европий управляет сверхпроводимостью в этих никелатах.

Учёные
Klaus von KlitzingLev LandauLeo EsakiSatyendra Nath BoseMichael FaradayJohn Bardeen
Понятия
температура перехода высокотемпературный сверхпроводник купол сверхпроводимости механизмы усиления сверхпроводимости критический ток сверхпроводящий фазовый переход сверхпроводящая электроника теплопроводность никелат аномальная теплопроводность в наноструктурах купрат квантовый перенос тепла охлаждение нулевое сопротивление никель нагрев аномальный перенос тепла абсолютный ноль переохлаждение милликельвин