Учёные усилили сверхпроводимость с помощью квантовых флуктуаций вакуума
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Исследователи из Университета науки и технологий Китая показали, что квантовые флуктуации вакуума могут усиливать сверхпроводимость в NbSe2. Команда поместила сверхпроводник в терагерцовый тёмный резонатор и зафиксировала значительное повышение его критической температуры. Исследование, опубликованное в Nature, открывает новый путь управления необычными состояниями материи.
Ключевые факты
- Исследование опубликовано в журнале Nature под руководством профессоров Чангань Цзэна и Гуанхуэй Чэна из Университета науки и технологий Китая.
- В сотрудничество вошли профессор Циндун Цзян из Шанхайского университета Цзяо Тун и профессор Фрэнк Вильчек из Массачусетского технологического института.
- Исследователи ввели концепцию «вакуумтроники» для описания инженерных вакуумных сред, управляющих электронным и фотонным поведением.
- В эксперименте использовался терагерцовый разрезной кольцевой резонатор, названный «тёмной полостью», для усиления вакуумных флуктуаций.
- Помещение NbSe2 внутрь полости значительно повысило его сверхпроводящую критическую температуру.
Квантовые флуктуации вакуума
Согласно квантовой электродинамике и принципу неопределённости Гейзенберга, даже самое низкое энергетическое состояние никогда не бывает полностью неподвижным. Виртуальные частицы постоянно появляются и исчезают, создавая постоянный фон квантовых флуктуаций. Эти флуктуации наблюдались в таких явлениях, как лэмбовский сдвиг, спонтанное излучение и эффект Казимира. В более раннем исследовании учёные показали, что можно напрямую манипулировать вакуумными флуктуациями, используя магнитное поле для обратимого переключения силы Казимира между притяжением и отталкиванием.
Экспериментальная демонстрация
Чтобы преодолеть слабость вакуумных флуктуаций в свободном пространстве, команда ввела терагерцовый разрезной кольцевой резонатор — «тёмную полость», которая изменяет электромагнитную среду и существенно усиливает вакуумные флуктуации. Исследователи поместили сверхпроводник NbSe2 внутрь терагерцовой тёмной полости, создав связанную систему с инженерной электромагнитной средой. Они сравнили сверхпроводящее поведение материала внутри и вне полости. Результаты показали, что помещение NbSe2 в полость значительно повысило его сверхпроводящую критическую температуру.
Теоретическая основа
Группа профессора Циндуна Цзяна из Шанхайского университета Цзяо Тун с теоретической точки зрения изучала, как инженерные квантовые вакуумные среды могут влиять на различные состояния материи. Они ввели концепцию «вакуумтроники», в которой специально спроектированные вакуумные среды используются для управления электронным и фотонным поведением. Эта теоретическая работа обеспечила основу для понимания усиления сверхпроводимости, наблюдаемого в новых экспериментах.
2 источника
Время · отставание