镜子,镜子

镜子,镜子

在爱丽丝梦游仙境的另一面的镜子里的世界并不像看上去的那样,但是超导体绝缘体转变的镜面物理的运作与预期的完全一致;

图片说明:这是第一次,阿贡国家实验室的科学家和其他合作者观察镜面的超导体-绝缘体转变的物理。他们现在看到它的运作完全符合预期。(由Shutterstock / ktsdesign。图像)

科学家们在观察到一个显著的现象之后,知道这一点,这一现象在三年前就已经有了预测,但到目前为止还没有进行实验检测。观察证实基本量子态、超导和超绝热,都出现在镜子般的对方的图像,这可能导致超敏和高效节能的传感器的发展,探测器和科学通信逻辑开关、存储器和其他新兴技术。 

“背后的基本概念,了解宇宙最深的层次是基于对偶的概念。“- Valerii Vinokur,阿贡特聘研究员。 

“我们已经证明的行为正是预测和预期的行为,”Valerii Vinokur说,一个著名的阿贡国家实验室的美国能源部(DOE)材料科学部研究员阿贡国家实验室。 

Vinokur和他的同事们观察到的现象,称为“费Berezinskii Kosterlitz Thouless(BKT)过渡,在极薄的薄膜超导铌钛亚硝酸盐。电荷是镜面BKT相变对应的涡旋BKT相变科学家在超导材料中观察到的许多倍。Vinokur和他的合作者在加州理工大学和俄罗斯新西伯利亚大学发表了他们的研究结果在线2018年3月6日,在科学的报告。 

“实验进行我们的团队最终确定的superinsulating状态和基本概念的有效性的存在,包括电荷涡对偶的基本概念,”Vinokur说,谁也是在芝加哥大学计算研究所高级研究员。“我们对宇宙最深层次的认识背后的基本概念是基于二元性概念的。”

物理学中的对偶概念认为,基本的现象集合似乎互相排斥,但却代表了硬币的两面。最著名的二元性例子是光在量子领域中的波粒二象性。superinsulating和超导材料,这是确切的对立,实现二元之间的电场和磁场的影响。而不是发送电流无功率损耗,超导,超绝缘体完全关闭流量费外加电压下。这意味着,镜像超导体具有无限的电导,而超绝缘体有无穷大的电阻。 

最新的发现是建立在2008出版的Vinokur和他的同事,通过实验建立的superinsulating状态存在的工作,同时也提出了“镜子”发生在超导状态的行为,而从最基本的量子概念,不确定性原理。理论物理学家在CERN(欧洲粒子物理实验室)、日内瓦大学和佩鲁贾大学的Cristina Diamantini、Carlo Trugenberger和pascuale Sodano -曾预测这superinsulating状态的存在,双超导,1996。但出人意料的是,国家的superinsulating发现维诺库的团队最初是不知道的预测。 

BKT过渡的超导体-绝缘体二重性的基础是以已故的Vadim Berezinskii、Michael Kosterlitz和David Thouless。Kosterlitz和索利斯合作早在上世纪70年代发展他们的拓扑相变理论,这是相当不同的相变,俗称物理在日常实践的时候。

 

这些习惯相变表现为物质状态的突然变化,如冰融化到水,或水沸腾到蒸汽,在一些临界温度。拓扑相变就像结解开领带,然而。“你必须在系统的性能有了明显的变化没有任何的比赛性质的有形物质的变化,”Vinokur说。

BEREZINSKII已经独立开发的类似的想法,最终导致涡BKT转变许多观测在超导实验数千几十年。然而,直到现在,科学家们从未完全观察镜子般的旋涡BKT过渡充电BKT过渡思考superinsulating一侧的超导体-绝缘体转变。 

Kosterlitz,授苏奥雷斯和Duncan Haldane分享2016诺贝尔物理学奖”的拓扑相变和拓扑阶段的问题的理论的发现,“发展需要解释在物质异常状态发生的相变的先进的数学方法,包括超导材料、磁性薄膜。

Vinokur和他的同事们研究一个未来大道将温度提高,其钛铌亚硝酸化合物过渡到superinsulating状态。转变温度现在是100和200 millikelvin之间,这就是绝对零度以上的分数(零下459.6华氏度)。但是将转变温度提高到4开尔文(零下452.4华氏度)将是一项技术突破;

“这意味着我们可以在太空中使用这些材料,因为4开尔文是空间的温度,”Vinokur说。对于这样的superinsulating材料可能的空间应用包括测量电磁辐射等现象的超灵敏探测器,和电子设备的开关,如节能二极管。 

关于 &nbsp阿贡国家实验室;

阿贡国家实验室试图压制民族问题在科学和技术解决方案。全国第一个国家实验室,阿贡进行领先的基础和应用科学的几乎所有学科的科学研究。阿贡国家实验室的研究人员密切合作,从企业、高校、研究人员和联邦数百,州和市政机构帮助他们解决具体问题,推进美国的科学领导和准备迎接美好的未来。来自60多个国家的员工,阿贡是管理的UChicago阿贡,LLC为科学系美国能源部。

美国能源部科学办公室

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