Фізики підтвердили надпровідність сірководню за допомогою прямого виміру

495 Views Comment Off

Попередні вимірювання вимагали вирахування фонових сигналів, значення яких у багато разів перевищували сигнал безпосередньо від зразка. Нова робота, таким чином, є найбільш переконливим на сьогоднішній день доказом наявності надпровідності у звичайного сірководню, – відкриття, яке стало несподіванкою в фізиці надпровідності.

Для доказу надпровідності в будь-якому поєднанні необхідно показати наявність в ньому одночасно двох ефектів, що виявляються нижче критичної температури: 1) різке падіння опору матеріалу до значень, які експериментально не відрізняються від нуля; 2) ефект Мейснера – виштовхування магнітного поля з обсягу надпровідника, тобто прояв сильного діамагнетизму нижче критичної температури.

Зазвичай доказом ефекту Мейснера є стрибок на температурної кривої магнітної сприйнятливості речовини: нижче критичної температури вона стає негативною, що відповідає діамагнітним властивостями. Але при цьому величина ефекту в надпровідниках набагато вища, ніж в звичайних діамагнетиках: надпровідники можуть практично повністю виштовхувати магнітне поле зі свого об’єму. Найбільш часто для прямого виміру намагніченості і ефекту Мейснера використовують СКВІД-магнітометри. Головним елементом цього приладу є надпровідне кільце зі спеціальними дефектами (їх називають джозефсоновськими контактами), завдяки яким воно стає одним з найбільш чутливих датчиків намагніченості.

Але при таких високих тисках, при яких сірководень стає надпровідником – більше 150 гігапаскалів – поставити прямий експеримент за допомогою подібного приладу є нетривіальним завданням. Висока чутливість СКВІДа і умови його роботи в цьому випадку є перешкодою, оскільки отриманню сигналу безпосередньо від зразка буде заважати установка високого тиску. У попередній експериментальній роботі по доведенню надпровідності в H2S побачити стрибок намагніченості для зразка без вирахування «фону», створюваного осередком високого тиску, виявилося неможливо.

Автори нової роботи змогли «побачити» виштовхування магнітного поля з сірководню без необхідності вирахування фонових сигналів. Для цього вони використовували інше фізичне явище – ефект Мессбауера. Він складається в резонансному випущенні або поглинанні гамма-випромінювання деякими атомами (їх так і називають, мессбауеровськими) без зміни коливального спектра цих атомів, або, іншими словами, без віддачі. Результати вимірювань, заснованих на цьому ефекті, сильно залежать від безлічі факторів: зокрема, на них може впливати розщеплення ядерних енергетичних рівнів, яке відбувається при додатку зовнішнього магнітного поля.

sirkovod1

В експерименті крім сірководню вчені помістили в осередок високого тиску пластинку з мессбауеровського ізотопу 119Sn, яка виступала в якості «детектора» магнітного поля. Якщо сірководень знаходився не в надпровідному стані, магнітне поле потрапляло і в «детектор», це призводило до розщеплення ядерних рівнів атома олова, і вчені бачили характерний для цього випадку відгук. Якщо ж зразок охолоджували нижче критичної температури, при додатку магнітного поля він виштовхував його зі свого обсягу, і характерного розщеплення ядерних рівнів не відбувалося. Вчені вважають, що подібний експеримент є прямим доказом наявності ефекту Мейснера в надпровідному сірководні.

Недавні експериментальні дослідження сірководню показали, що під тиском близько 153 ГПа стає можливим його перехід в надпровідний стан. При цьому критична температура такого надпровідника – 203 Кельвіна або -70°С – побила попередній рекорд 1993 року з’єднання HgBa2Ca2Cu3O8+x майже на 40°С (при підвищеному тиску температура переходу в надпровідний стан становить 164 Кельвіна (-109°C)). На думку вчених, пошук нових надпровідників з високою критичною температурою допоможе подолати труднощі їх практичного застосування, викликані необхідністю їх дорогого охолодження.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404