Nowy egzotyczny stan materii

Nadprzewodnictwo znane jest już od ponad 100 lat. Nadal jednak nie ma spójnej teorii, która by je wyjaśniała. Badania w tej dziedzinie trwają, ponieważ zrozumienie fizycznych podstaw tego zjawiska ułatwiłoby wyszukiwanie materiałów o zerowym oporze elektrycznym. Żeby nadprzewodnictwo zaistniało, musi nastąpić sparowanie się fermionów, cząstek mających tzw. spin połówkowy (do tej grupy należą m.in. elektrony, kwarki, ale także protony i neutrony). Zauważono też, że materiały, które wykazują nadprzewodnictwo w temperaturach odbiegających od zera bezwzględnego, mają zwykle strukturę warstwową. W rezultacie elektrony mogą poruszać się tylko na płaszczyźnie dwuwymiarowej.

Zespół naukowców z Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg schłodził ostatnio fermiony do bardzo niskiej temperatury i umieścił je w tzw. dwuwymiarowych pułapkach, po czym użył metod radiospektroskopii, które pozwalają stwierdzić, czy fermiony ulegają sparowaniu, oraz dają odpowiedź, jak to zjawisko wygląda. Takie sparowanie odkryto w niskiej temperaturze, ale – co istotne – okazało się, że występuje także w przypadku, gdy fermiony oddziałują z sobą silniej. Możliwe było wtedy podwyższenie temperatury bez utraty sparowania. Efekt ten wyraźnie zależy od gęstości środowiska otaczającego cząstki. Sugeruje to istnienie nieznanego dotąd egzotycznego stanu materii – oddziaływania występują tu nie tylko bezpośrednio w parach, ale też z innymi sąsiadującymi cząstkami. W ten sposób tworzy się specyficzna sieć oddziaływań ułatwiająca wędrówkę elektronów, a co za tym idzie – zwiększająca przewodnictwo.