Nghiên cứu lượng tử làm sáng tỏ bí ẩn về tính siêu dẫn nhiệt độ cao
của Đại học Công nghệ Swinburne
Phổ vi sóng phân giải động lượng ở các nhiệt độ khác nhau trong quá trình chuyển đổi siêu lỏng. Nhà cung cấp: Thiên nhiên (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06964-y
Một nhóm các nhà khoa học quốc tế vừa thực hiện một khám phá mới có thể giúp giải mã bí ẩn vi mô của chất siêu dẫn nhiệt độ cao và giải quyết các vấn đề năng lượng của thế giới.
Trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature, Phó giáo sư Hui Hu của Đại học Công nghệ Swinburne đã cộng tác với các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) trong một quan sát thử nghiệm mới định lượng sự ghép đôi giả khoảng cách trong một đám mây tương tác hấp dẫn mạnh gồm các nguyên tử lithium fermionic.
Nó xác nhận sự phân chia nhiều hạt của fermion trước khi chúng đạt đến nhiệt độ tới hạn và thể hiện tính siêu chảy lượng tử đáng chú ý, thay vì chỉ có hai hạt
Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao có triển vọng cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng năng lượng bằng cách cung cấp máy tính nhanh hơn, cho phép tạo ra các thiết bị lưu trữ bộ nhớ mới và cảm biến siêu nhạy.
Phó giáo sư Hu, nhà nghiên cứu người Úc duy nhất tham gia nghiên cứu cho biết: “Tính siêu lỏng và siêu dẫn lượng tử là hiện tượng hấp dẫn nhất của vật lý lượng tử”.
“Bất chấp những nỗ lực to lớn trong bốn thập kỷ qua, nguồn gốc của chất siêu dẫn nhiệt độ cao, đặc biệt là sự xuất hiện của khe năng lượng ở trạng thái bình thường trước khi siêu dẫn, vẫn khó nắm bắt.”
Phó giáo sư Hu giải thích: “Mục đích chính của công việc của chúng tôi là mô phỏng một mô hình sách giáo khoa đơn giản để kiểm tra một trong hai cách giải thích chính về khoảng cách giả—khoảng trống năng lượng mà không có chất siêu dẫn—sử dụng một hệ thống nguyên tử cực lạnh”.
Nghiên cứu về ghép cặp giả khoảng với các nguyên tử cực lạnh đã được thực hiện vào năm 2010 nhưng không thành công. Thí nghiệm quốc tế mới này đã sử dụng các phương pháp tiên tiến để chuẩn bị các đám mây Fermi đồng nhất và loại bỏ các va chạm giữa các nguyên tử không mong muốn bằng khả năng kiểm soát từ trường cực kỳ ổn định ở mức độ chưa từng có.
"Những tiến bộ kỹ thuật mới này dẫn đến việc quan sát thấy một giả khoảng cách. Không cần viện đến bất kỳ lý thuyết vi mô cụ thể nào để phù hợp với dữ liệu thực nghiệm, chúng tôi đã tìm thấy sự triệt tiêu trọng lượng quang phổ gần bề mặt Fermi ở trạng thái bình thường."
“Khám phá này chắc chắn sẽ có ý nghĩa sâu rộng đối với nghiên cứu trong tương lai về các hệ Fermi tương tác mạnh và có thể dẫn đến những ứng dụng tiềm năng trong các công nghệ lượng tử trong tương lai.”
