Сверхпроводимость сероводорода подтвердили в прямом эксперименте

Сверхпроводимость сероводорода подтвердили в прямом эксперименте

Группа ученых из России, Германии и Франции впервые доказала наличие эффекта Мейснера в сероводороде с помощью прямого измерения, используя метод ядерного резонансного рассеяния синхротронного излучения. Предыдущие измерения требовали вычитания фоновых сигналов, значения которых во много раз превышали сигнал непосредственно от образца. Новая работа, таким образом, является наиболее убедительным на сегодняшний день доказательством наличия сверхпроводимости у обычного сероводорода, — открытия, которое стало неожиданностью в физике сверхпроводимости. Статья опубликована в журнале Science, кратко с ней можно ознакомиться в анонсе журнала.

Для доказательства сверхпроводимости в каком-либо соединении необходимо показать наличие в нем одновременно двух эффектов, проявляющихся ниже критической температуры: 1) резкое падение сопротивления материала до значений, экспериментально неотличимых от нуля; 2) и эффект Мейснера — выталкивание магнитного поля из объема сверхпроводника, то есть проявление сильного диамагнетизма ниже критической температуры.

Обычно доказательством эффекта Мейснера является скачок на температурной кривой магнитной восприимчивости вещества: ниже критической температуры она становится отрицательной, что соответствует диамагнитным свойствам. Но при этом величина эффекта в сверхпроводниках гораздо выше, чем в обычных диамагнетиках: сверхпроводники могут практически полностью выталкивать магнитное поле из своего объема. Наиболее часто для прямого измерения намагниченности и эффекта Мейснера используют СКВИД-магнитометры. Главным элементом этого прибора является сверхпроводящее кольцо со специальными дефектами (их называют джозефсоновскими контактами), благодаря которым оно становится одним из самых чувствительных датчиков намагниченности.

Но при таких высоких давлениях, при которых сероводород становится сверхпроводником — больше 150 гигапаскалей — поставить прямой эксперимент с помощью подобного прибора является нетривиальной задачей. Высокая чувствительность СКВИДа и условия его работы в этом случае являются помехой, поскольку получению сигнала непосредственно от образца будет мешать установка высокого давления. В предыдущей экспериментальной работе по доказательству сверхпроводимости в H2S увидеть скачок намагниченности для образца без вычитания «фона», создаваемого ячейкой высокого давления, оказалось невозможно.

Авторы новой работы смогли «увидеть» выталкивание магнитного поля из сероводорода без необходимости вычитания фоновых сигналов. Для этого они использовали другое физическое явление — эффект Мёссбауэра. Он состоит в резонансном испускании или поглощении гамма-излучения некоторыми атомами (их так и называют, мёссбауэровскими) без изменения колебательного спектра этих атомов, или, другими словами, без отдачи. Результаты измерений, основанных на этом эффекте, сильно зависят от множества факторов: в частности, на них может влиять расщепление ядерных энергетических уровней, которое происходит при приложении внешнего магнитного поля.

В эксперименте помимо сероводорода ученые поместили в ячейку высокого давления пластинку из мёссбауэровского изотопа 119Sn, которая выступала в качестве «детектора» магнитного поля. Если сероводород находился не в сверхпроводящем состоянии, магнитное поле попадало и в «детектор», это приводило к расщеплению ядерных уровней атома олова, и ученые видели характерный для этого случая отклик. Если же образец охлаждали ниже критической температуры, при приложении магнитного поля он выталкивал его из своего объема, и характерного расщепление ядерных уровней не происходило. Ученые считают, что подобный эксперимент является прямым доказательством наличия эффекта Мейснера в сверхпроводящем сероводороде.

Недавние экспериментальные исследования сероводорода показали, что под давлением около 153 ГПа становится возможным его переход в сверхпроводящее состояние. При этом критическая температура такого сверхпроводника — 203 кельвина или

N+1

Похожие новости:
Бактерии на дне морей образуют энергетический суперорганизм
Ученые доказали, что бактерии, обитающие в слое отложений на дне морей и океанов, образуют "суперорганизм", благодаря чему оказываются способны передавать друг другу энергию питательных веществ на больше расстояния, и полагают, что это открытие может быть использовано для выработки электроэнергии, сообщается ..
2011-10-16 2517 0 Научные открытия
0
Ученый из МГУ помог раскрыть загадку дыхания кишечной палочки
Международная группа ученых при участии исследователя из МГУ имени М.В. Ломоносова выяснила, с помощью какого фермента кишечной палочке удается дышать. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.Энергия для жизнедеятельности любого организма поступает с пищей и генерируется при помощи окислительно-восстановительных процессов. Пища ..
2016-04-26 1393 0 Научные открытия
0
Физики вновь подтвердили слабый сигнал распада неизвестной частицы
Физики на Большом адронном коллайдере (БАК) с новой точностью подтвердили слабый сигнал вблизи 750 гигаэлектронвольт, который может указывать на распад тяжелой частицы на два гамма-фотона. Об этом ученые коллабораций CMS (Compact Muon Solenoid) и ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) рассказали на конференции ..
2016-03-19 2002 0 Научные открытия
1
В прямом эфире канала "Наука 2.0" БАК и "частица Бога"
4 июля 2012 года в 12:40 телеканал "Наука 2.0" начнет прямую трансляцию пресс-конференции Европейского центра по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в Женеве. На конференции ученые центра могут представить убедительные свидетельства существования гипотетической частицы — бозона Хиггса. ..
2012-07-4 2179 0 Научные открытия
0
В МГУ впервые в мире измерили щели «невозможных» сверхпроводников
Физики МГУ оценили возникновение сверхпроводящего состояния в железосодержащих сверхпроводниках с двумя энергетическими щелями. Результаты исследования они представили в журнале Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, а коротко о нем сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру».Ученых интересовало измерение характеристик двух энергетических щелей ..
2016-04-03 1732 0 Научные открытия
0
Физики застали сверхпроводники за игрой в «Дженга»
Ученым Великобритании, США, Иордании и Канады удалось, по их словам, добиться существенного прогресса в понимании механизма возникновения высокотемпературной сверхпроводимости. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Кембриджского университета. В своей работе ученые ..
2014-06-18 1903 0 Научные открытия
0
Награждение лауреатов Нобелевской премии – в прямом эфире телеканала "Наука 2.0"
10 декабря 2012 года телеканал "Наука 2.0" покажет церемонию награждения лауреатов Нобелевской премии в прямом эфире. Трансляция из Стокгольма начнется в 19.20 по московскому времени. "Прямой эфир важнейших научных событий стал регулярным на телеканале "Наука 2.0, — ..
2012-12-10 1853 0 Научные открытия
0
В CERN получили антиводород
Ученым из Европейского центра ядерных исследований (CERN) в рамках эксперимента ASACUSA впервые удалось получить антиводород. Об этом сообщается на сайте центра. Статья ученых появилась в журнале Nature Communications. В эксперименте антипротоны, из замедлителя AD, смешивают с позитронами (антиэлектронами) в специальной ..
2014-01-22 2121 1 Научные открытия
0
Доказано влияние спиновых флуктуаций на сверхпроводимость
Международная группа исследователей, в которую вошел профессор МГУ, доказала решающую роль спиновых флуктуаций в формировании сверхпроводимости. Статью о своей работе ученые опубликовали в последнем номере журнала Nature Materials. Коротко об исследовании сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию ..
2015-12-14 1710 0 Научные открытия
0
Физики усложнили самый красивый эксперимент
Исследователи продемонстрировали волновую природу самых крупных на данный момент молекул в эксперименте по квантовой интерференции на дифракционной решетке. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology. Эксперимент с квантовой интерференцией некоторые исследователи называли "самым красивым" в истории физики. В новой ..
2012-03-26 1873 0 Научные открытия
0
Открыто новое дважды магическое ядро кальция
Ученые из ЦЕРНа показали, что теоретическая ядерная физика не описывает наблюдаемые в эксперименте свойства изотопов химических элементов и доказали существование нового дважды магического ядра кальция. Результаты исследований авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко о них сообщается на сайте ..
2016-02-10 1790 0 Научные открытия
2
«Нанобарабан» приблизили к квантовому пределу усиления
Физики из университетов Аалто и Ювяскюля (Финляндия) разработали квантовый усилитель микроволнового излучения, способный функционировать с уровнем шума, близким к квантовому пределу. Коэффициент усиления прибора достигает 41 децибелла (12,5 тысяч раз), при этом добавка квантового шума превышала квантовый предел (полкванта) ..
2016-11-05 6708 0 Научные открытия
0
«Яндекс» найдет для ученых темную материю
Школа анализа данных «Яндекса» станет партнером CERN (Европейской организации по ядерным исследованиям) в эксперименте по поиску темной материи. Об этом говорится в сообщении компании. Российская компания предоставит CERN технологии машинного обучения, а студенты и исследователи Школы анализа данных ..
2014-07-03 1515 0 Научные открытия
0
Физики впервые увидели танцы электронов в молекуле
Впервые учёным удалось сфотографировать "танцы электронов" внутри молекулы. Разглядеть "объекты" на микроуровне исследователям помогла комбинация нескольких методов съёмки, пишет BBC News. Революционный прорыв совершили специалисты швейцарского исследовательского подразделения IBM (IBM Research Zurich), которые ранее ..
2012-02-27 3197 0 Научные открытия
0
Физики из ФИАН получили новый сверхпроводник
Российские физики из Физического института им. П.Н. Лебедева Академии наук (ФИАН) получили новый сверхпроводящий материал. Синтезированные учеными кристаллы на основе железа и мышьяка с небольшим добавлением кобальта могут выдерживать ток до миллиона ампер на квадратный сантиметр. Это свойство в сочетании ..
2013-07-29 2173 0 Научные открытия
0