Swoje analizy prowadzili w szerokim zakresie pól magnetycznych i temperatur. Te ostatnie były naprawdę rozległe, sięgając aż do wartości bliskich zeru absolutnemu, czyli najniższej temperaturze spotykanej we wszechświecie. O tym, czego dokładnie udało się dowiedzieć naukowcom z Japonii możemy teraz przeczytać w publikacji ich autorstwa zamieszczonej w Nature Communications.
Czytaj też: W Wielkiej Brytanii pojawiło się kwantowe tornado. Naukowcy maczali w tym palce
Prawdopodobnie najważniejszym aspektem całego przedsięwzięcia była identyfikacja źródła problemu fizycznego, nad którym najtęższe głowy tego świata zastanawiały się od trzydziestu lat. Jak wyjaśniają członkowie zespołu badawczego, według nich źródłem anomalnego stanu metalicznego w polach magnetycznych, który był nierozwiązanym problemem w dziedzinie dwuwymiarowego nadprzewodnictwa, jest kwantowy punkt krytyczny, w którym fluktuacje są najsilniejsze.
Badania poświęcone nadprzewodnikom są niezwykle istotne, choćby ze względu na ich ogromny potencjał. Mówimy bowiem o materiałach osiągających stan, w którym mogą przenosić energię bez najmniejszych strat. Otwiera to drogę do długiej listy potencjalnych zastosowań, choć najpierw naukowcy muszą uporać się z podstawowymi ograniczeniami. Szukając sposobów na przykład na podwyższenie temperatury, w której nadprzewodnictwo mogłoby zostać utrzymane, fizycy natrafiają na różnego rodzaju zagadki.
Nadprzewodniki stwarzają kuszącą perspektywę, między innymi ze względu na możliwość przesyłania energii bez jakichkolwiek strat
Dwuwymiarowe nadprzewodniki okazują się wyjątkowo podatne na fluktuacje. Te dzieli się na termiczne – występujące głównie w wysokich temperaturach – a także kwantowe, szczególnie powszechne przy niskich wartościach temperaturowych. Wyniki badań prowadzonych w latach 90. sugerowały, że tzw. anomalny stan metaliczny występuje tam, gdzie opór elektryczny jest o kilka rzędów niższy w stanie normalnym.
Doprowadziło to naukowców do konkluzji, jakoby sprawcą całego zamieszania był stan podobny do cieczy, w którym linie strumienia magnetycznego przenikające do nadprzewodnika, poruszają się z powodu fluktuacji kwantowych. Brakowało jednak dowodów potwierdzających tę teorię, lecz po latach przyszła pora na przełom. Doprowadziły do niego badania poświęcone cienkiej warstwie molibdenowo-germanowej o strukturze amorficznej.
Czytaj też: Nowy system komunikacji kwantowej to istna rewolucja. Jego działanie zademonstrowano w praktyce
Materiał o grubości 10 nanometrów został zbadany pod kątem występowania efektu termoelektrycznego, który mierzono w różnych polach magnetycznych i temperaturach. Jak sugerują zebrane dane, fluktuacje nadprzewodzące przetrwają zarówno w ciekłym obszarze strumienia magnetycznego z wyraźnymi fluktuacjami stanu nadprzewodzącego, jak i w szerokim obszarze temperatury i pola magnetycznego zlokalizowanych na zewnątrz, gdzie nadprzewodnictwo zanika. Podsumowując, wygląda na to, iż anomalny stan metaliczny w polu magnetycznym przy wartości bliskiej zera absolutnego w dwuwymiarowych nadprzewodnikach jest owocem kwantowego punktu krytycznego.
