Zespół badaczy z Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter opublikował w czasopiśmie Nature Physics wyniki eksperymentu, w którym przetestowano absolutne granice wytrzymałości nadprzewodników. Zastosowanie impulsów elektrycznych trwających kilka pikosekund pozwoliło ominąć bariery narzucane przez wiry magnetyczne i zbadać moment fizycznego rozpadu par Coopera wewnątrz różnych materiałów.
Ultraszybkie impulsy elektryczne wyprzedzają wiry magnetyczne
Podstawową zaletą nadprzewodników jest ich zdolność do przesyłania prądu bez oporu i strat cieplnych, za co odpowiadają połączone elektrony nazywane parami Coopera. W standardowych warunkach zbyt silny prąd porusza wewnątrz materiału wiry magnetyczne. Zjawisko to ostatecznie niszczy stan nadprzewodzący w nadprzewodnikach drugiego rodzaju. Zgodnie z badaniem opublikowanym pod identyfikatorem DOI: 10.1038/s41567-026-03469-z, problem ten udało się obejść. Przez mikrometrowe próbki przepuszczono prąd o natężeniu znacznie przekraczającym prąd krytyczny. Zastosowane impulsy trwały kilka pikosekund, co pozwoliło wyprzedzić dynamikę wirów magnetycznych. Struktury te poruszają się z prędkością dziesiątek kilometrów na sekundę, jednak w ciągu jednej pikosekundy przebywają jedynie dziesiątki nanometrów. Taki czas uniemożliwił im wygenerowanie oporu i ciepła. W platformie badawczej wykorzystano zielone impulsy laserowe o długości 300 femtosekund i długości fali 515 nanometrów.
Zachowanie par Coopera w materiałach NbN oraz YBCO
Platforma ultraszybkiego transportu elektrycznego stworzona w organizacji badawczej Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD), dla której nie podano wskazówek dojazdu ani fizycznego adresu, pozwoliła na zbadanie materiałów do ich fundamentalnych granic. Z ustaleń wynika, że prąd doprowadzano do poziomu, w którym faza spójnego stanu kwantowego ulega skręceniu. Prowadzi to do rozpadu par Coopera i osiągnięcia prądu deparyzacji. Eksperyment, w którym brak było warunków uczestnictwa ze względu na formę naukową, ujawnił mikroskopijne różnice w próbkach. Zespół, w którym głównym autorem był Eryin Wang, współautorem Guido Meier, a kierownikiem grupy Andrea Cavalleri (przy udziale badaczy: M. Chavez-Cervantes, J. Satapathy, T. Matsuyama, X. Zhang, L. You, F. Marijanovic, J. B. Curtis i E. Demler), przetestował dwa materiały. W materiale NbN o jednolitej luce energetycznej (typ s-wave) stan nadprzewodzący utrzymywał się do wysokiego progu, po czym ulegał nagłemu załamaniu. Testy na próbkach YBCO wykazały stopniowe słabnięcie nadprzewodnictwa wskutek zależności luki energetycznej od kierunku (typ d-wave).
Rozwój potężnych magnesów i obwodów kwantowych
Eksperyment daje wgląd w niedostępne dotąd właściwości fizyki kwantowej. Zrozumienie mikroskopijnych różnic w zachowaniu elektronów przy fundamentalnych granicach ułatwi tworzenie wydajnych podzespołów. Nowa metoda kontrolowania transportu elektrycznego znajdzie zastosowanie w projektowaniu potężniejszych magnesów, czułych detektorów, obwodów kwantowych, a także w optoelektronice i urządzeniach magnetycznych. Powyższy tekst opiera się na wynikach badań naukowych opublikowanych 2 października 2026 roku. Zrozumienie zjawisk fizyki kwantowej stale ewoluuje, a komercyjne zastosowania opisanych technologii nadprzewodzących zależą od dalszych analiz.
Informacje z artykułu pochodzą z branżowych czasopism i doniesień medialnych.