ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงแสดงเฟสของสสารที่เรียกว่า สล็อตเว็บตรง แตกง่าย ‘คลื่นความหนาแน่นคู่’ ในที่สุดนักฟิสิกส์ก็จับคลื่นของตัวนำยิ่งยวดได้
หลักฐานโดยตรงครั้งแรกของเฟสของสสารที่เรียกว่าคลื่นความหนาแน่นคู่ช่วยเผยให้เห็นฟิสิกส์ที่รองรับตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูงอย่างลึกลับ ซึ่งนำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทานที่อุณหภูมิสูงอย่างน่าประหลาดใจ ตรวจพบคลื่น โดยใช้กล้องจุลทรรศน์สแกนอุโมงค์นักวิจัยรายงานวันที่ 1 เมษายนในNature
นักฟิสิกส์สงสัยว่าคลื่นความหนาแน่นคู่มีอยู่ในวัสดุเหล่านี้
และการทดลองก่อนหน้านี้ได้บอกใบ้ถึงการมีอยู่ของพวกมัน แต่หากไม่มีการพิสูจน์โดยตรง นักวิทยาศาสตร์ก็ไม่สามารถพัฒนาความเข้าใจเกี่ยวกับวัสดุได้ นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Eun-Ah Kim จาก Cornell University ผู้ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้กล่าวว่า “การตรวจสอบและพิสูจน์ [ว่า] ระยะนี้ไม่เพียงแต่มีอยู่ แต่มีอยู่จริงเท่านั้น
ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงสร้างความประทับใจให้กับนักฟิสิกส์เมื่อวัสดุดังกล่าวมาที่ที่เกิดเหตุในช่วงปี 1980 วัสดุเหล่า นี้เรียกว่าcuprates เนื่องจากประกอบด้วยทองแดงวัสดุนี้นำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทานที่อุณหภูมิสูงกว่าตัวนำยิ่งยวดอื่นๆ ส่วนใหญ่ บางอย่างประมาณ 100 เคลวิน (ประมาณ –173° องศาเซลเซียส) หรือสูงกว่า ( SN: 12/8/17 )
แม้ว่าจะยังคงเย็นยะเยือก แต่อุณหภูมิดังกล่าวสามารถบรรลุได้ง่ายกว่าอุณหภูมิศูนย์เกือบสัมบูรณ์ที่จำเป็นสำหรับตัวนำยิ่งยวดจำนวนมาก การค้นพบวัสดุดังกล่าวทำให้เกิดความหวังอย่างสูงว่าจะพบตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องในไม่ช้า ซึ่งอาจนำไปสู่เทคโนโลยีใหม่ เช่น กริดไฟฟ้าที่ประหยัดพลังงานมากกว่าอย่างมากมาย รถไฟลอยด้วยแม่เหล็ก และซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลัง
แต่หลายทศวรรษต่อมา ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องก็ยังไม่ปรากฏบนที่เกิดเหตุ ยิ่งไปกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจฟิสิกส์ที่ทำให้วัสดุเหล่านี้มีความพิเศษ นักฟิสิกส์ Kazuhiro Fujita จาก Brookhaven National Laboratory ในเมืองอัพตัน รัฐนิวยอร์ก กล่าวว่า “เราต้องการทำความเข้าใจกลไกขนาดเล็กมากของการเกิดตัวนำยิ่งยวดในวัสดุเหล่านั้นอย่างไร” ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังเข้าใกล้วิธีแก้ปัญหามากขึ้น
ในตัวนำยิ่งยวด อิเล็กตรอนจะจับคู่กันเป็นคู่ที่เรียกว่าCooper pairsซึ่งเป็นหุ้นส่วนที่ช่วยให้พวกมันลื่นไถลผ่านวัสดุได้อย่างราบรื่นโดยไม่มีความต้านทาน ( SN: 5/13/15 ) ในวัสดุเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์สังเกตช่องว่างในพลังงานของอิเล็กตรอน มากกว่าสเปกตรัมต่อเนื่อง
นักฟิสิกส์คาดการณ์ว่าในตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง
ช่องว่างในพลังงานของอิเล็กตรอนจะแปรผันเป็นระยะตามพื้นผิวของวัสดุในลักษณะคลื่นแปลก ๆ ผลกระทบดังกล่าวอาจเชื่อมโยงกับสภาวะผิดปกติอื่นที่มีอยู่ในวัสดุเดียวกันที่อุณหภูมิสูงขึ้น เรียกว่าเฟสเทียม รัฐนั้นอาศัยอยู่ในนรกที่แปลกประหลาด: มันไม่ใช่ตัวนำยิ่งยวดหรือฉนวน และมันนำไฟฟ้า แต่ก็ไม่ได้ดีทั้งหมด
ฟูจิตะและเพื่อนร่วมงานตรวจพบคลื่นดังกล่าวโดยการลากผ่านพื้นผิวของสารประกอบตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเป็นคอปเปอร์ออกไซด์ที่มีบิสมัทเป็นฐาน ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์ กล้องจุลทรรศน์มีปลายที่บางมากซึ่งตรวจจับอิเล็กตรอนที่ผ่านช่องว่างระหว่างตัวนำยิ่งยวดและส่วนปลายผ่านกระบวนการควอนตัมที่เรียกว่าอุโมงค์ ในกรณีนี้ นักวิจัยยังได้ติดตัวนำยิ่งยวดชิ้นเล็กๆ ไว้ที่ปลายกล้องจุลทรรศน์ เพื่อค้นหาอิเล็กตรอนที่เจาะอุโมงค์จากตัวนำยิ่งยวดหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่ง ช่องว่างพลังงาน ทีมงานรายงาน แปรผันเป็นระยะตามพื้นผิวของวัสดุในคลื่นตามที่คาดการณ์ไว้
นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Eduardo Fradkin จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign กล่าวว่า “นี่เป็นการวัดโดยตรงขององค์ประกอบคลื่นความหนาแน่นคู่ “เป็นการทดลองที่น่าตื่นเต้นจริงๆ”
ขั้นตอน pseudogap นั้นอาจมีความสำคัญในการค้นหาเพื่อเพิ่มช่วงอุณหภูมิของตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง ผลลัพธ์ใหม่นี้สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจช่วงนั้นได้ดีขึ้นโดยการให้ความกระจ่างว่าวัสดุเหล่านี้มีพฤติกรรมอย่างไรเมื่ออุ่นเครื่อง
ดังนั้น แม้ว่าการทดลองจะเกี่ยวข้องกับแรงกดดันและอุณหภูมิที่รุนแรง นิลส์สันกล่าวว่า “การทดลองนี้มีอิทธิพลต่อน้ำในชีวิตปกติของเรา”
แทนที่จะทำลายล้างตนเอง ปาร์คและคนอื่นๆ มุ่งเน้นไปที่รุ่นของซุปเปอร์โนวาที่ลดขนาดลง ทั้งในด้านขนาดและในเวลา และแทนที่จะทำซ้ำซูเปอร์โนวาทั้งหมดพร้อมกัน นักฟิสิกส์พยายามทำการทดลองแต่ละครั้งเพื่อแยกองค์ประกอบที่น่าสนใจของฟิสิกส์ที่เกิดขึ้น จากความซับซ้อนอันยิ่งใหญ่ของซุปเปอร์โนวา “เรากำลังศึกษาเรื่องนั้นเพียงเล็กน้อยจริงๆ” Park กล่าว
สำหรับการระเบิดในอวกาศ นักวิทยาศาสตร์อยู่ในความเมตตาของธรรมชาติ แต่ในห้องปฏิบัติการ “คุณสามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์และดูว่าแรงกระแทกตอบสนองอย่างไร” Anatoly Spitkovsky นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันผู้ซึ่งร่วมมือกับ Park กล่าว สล็อตเว็บตรง แตกง่าย
