物理学者は、原子よりも大きい地球上で最速の物体を発見しました

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アブリコソフの渦の動きの「写真」

イスラエル、米国、ベルギー、ウクライナの物理学者は、光子やその他の亜原子粒子を数えずに、地球上で最速の物体を発見しました。それらは、薄い超伝導鉛膜におけるアブリコソフの渦であることが判明しました。科学者によると、渦の特徴的な速度は、約7ケルビンの温度で毎秒20キロメートルに達します。理論的には、他の材料(銅酸化物や他のセラミック)では、このパラメーターは毎秒360キロメートルに達する可能性があります。この研究は、NatureCommunications誌に掲載されています。

新作の著者は、SQUID-on-tipデバイスであるナノスケール走査型SQUID(超伝導量子干渉計)を使用して、アブリコソフの超高速渦の運動を調査しました。渦は超伝導体に電流が流れると動き始めます。この動きは理論的には十分に説明されていません。遅い渦はすでに科学チームによって観察されているので、物理学者は極限状態でのこれらの物体の振る舞いを検討しました。

科学者たちは、7.2ケルビン(超伝導転移温度に近い)に冷却された薄い鉛膜におけるアブリコソフの渦の振る舞いを調査しました。その中に臨界に近い電流(超伝導が消える)が発生し、磁場がオンになりました。超伝導材料と非超伝導材料の間で遷移状態が発生しました。物理学者が渦の超高速ダイナミクスを調査したのはその中でした。

ナノサイズのSQUID(ジョセフソン接合を備えた超伝導リング)を走査型プローブ顕微鏡の先端に配置しました。それを使って、科学者たちはサンプルの上の磁場を調べました。実際、それはアブリコソフの渦の「写真」を取得することを可能にしました。最初のショットは、渦の速度が速いため、「ぼやけた」ように見えました。科学者によると、それは毎秒10-20キロメートルに達しました。これは、鉛の音速よりもはるかに高速であり、鉛のクーパー対の最大移動速度よりも2桁高速です(これらのオブジェクトは超伝導特性を担っています)。

最速の人工物はボイジャー1号です。現時点では、太陽に対するその速度は毎秒約17キロメートルです。もちろん、光の量子(毎秒約30万キロメートル)、またはたとえば大型ハドロン衝突型加速器の陽子の速度は、渦よりもはるかに速いことがわかります。

基礎研究に加えて、アブリコソフの渦も応用の観点から興味深いものです。たとえば、それらはキュービットの役割の候補の1つと呼ばれます。そして2年前、スウェーデンの物理学者はアブリコソフの渦メモリを開発しました。これは、従来のRAMDRAMよりも書き込みと読み取りに必要なエネルギーが数千分の1です。

渦は、ロシア出身の有名なアメリカの物理学者、アレクセイ・アブリコソフに敬意を表してその名前が付けられました。超伝導と超流動の理論の発展に貢献したことで、科学者はノーベル賞を受賞しました。 Aleksei Alekseevich Abrikosovの生涯と仕事については、私たちの資料「超電導のパイオニア」で読むことができます。

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