'Sudden Death' Discovery Defies Our Understanding of Superconductivity
Experimentelle Physiker haben eine überraschende Entdeckung über Supraleitung gemacht und dabei quantenchaotische Zustände in atomar dünnen Schichten isolierenden Materials gefunden. Diese Entdeckung stellt aktuelle Modelle infrage und könnte Einblicke in das Streben nach einem besseren Verständnis der Supraleitung liefern.
Spontanes Auftreten von Quantenfluktuationen
Physiker der Princeton University und des japanischen National Institute for Materials Science haben das spontane Auftreten von Quantenfluktuationen in atomar dünnen Schichten isolierenden Materials beobachtet.
Diese Entdeckung wurde während der Untersuchung eines Übergangspunktes vom elektronischen Verkehrsstau zur supraleitenden Autobahn in einer zweidimensionalen Landschaft gemacht.
Die Forscher waren besonders daran interessiert, wie sich eine supraleitende Phase in eine andere Phase ändern kann.
Die Herausforderung der Supraleitung
Supraleitung ist der ideale Zustand der Leitfähigkeit, bei dem Elektronen mühelos vom Start zum Ziel gelangen können, ohne dabei Wärme oder Energie zu verlieren.
Dennoch ist es nicht einfach, Supraleitung zu erreichen, da die Elektronen ihre Individualität verlieren und Cooper-Paare bilden müssen.
Forscher untersuchen die Abläufe dieser quantenphysikalischen Übergänge und die Rolle der Temperatur, mit der Hoffnung, Supraleitung bei höheren Temperaturen zu erreichen.
Quantenverhalten auf 2D-Oberflächen
Ein Forschungsbereich konzentriert sich auf das Quantenverhalten von Elektronen auf zweidimensionalen Oberflächen.
Die fehlende Bewegungsfreiheit nach oben und unten stellt jedoch eine Herausforderung dar, um Supraleitung zu erreichen.
Starke Fluktuationen in niedrigen Dimensionen hindern oft die Möglichkeit von Supraleitung.
Diese Fluktuationen werden durch Quantenwirbel verursacht, ähnlich wie Strudel, die beim Ablassen eines Badezimmers entstehen.
Der 'plötzliche Tod' von Fluktuationen
Die Forscher führten Experimente an einer einzelnen Schicht des Halbmetalls Wolframditellurid durch und beobachteten das Verschwinden und Wiederauftauchen von Quantenwirbeln bei bestimmten Elektronendichten.
Überraschenderweise verschwanden die Wirbel plötzlich bei der kritischen Elektronendichte, was unerwartet war.
Diese Beobachtung stellt aktuelle Modelle infrage und wirft neue Fragen zum Verhalten der Supraleitung auf.
