Chiral superleder genererer elektrisk strøm, når den er korrekt deformeret

Forskere rundt om i verden har travlt med at lede efter kirale superledere, som forudsiges at være ideelle til at bygge kvantecomputere. Indtil nu, det har ikke været let at afgøre, om et materiale klart er en chiral superleder eller ej. Sammen med deres kolleger i Stockholm, teoretiske fysikere ved Utrecht University har for nylig opdaget, at der opstår en unik effekt i kirale superledere, der burde være let at måle. Udover at være interessant ud fra et teoretisk perspektiv, denne effekt forenkler også søgningen efter en kiral superleder. Resultaterne af forskningen offentliggøres i Fysisk gennemgangsbreve .

"Vi viser, at du kan generere en elektrisk strøm ved blot at deformere denne type superleder på den rigtige måde, så du ikke har brug for spænding eller et magnetfelt. Det er som en slags origami elektrisk enhed, "forklarer forskningsleder prof. Cristine Morais Smith fra Utrecht University." Når du bøjer materialet på en særlig måde, en elektrisk strøm begynder at køre, og den stopper, når du bøjer den tilbage. "

Majorana partikler

Forskellen mellem en 'almindelig' superleder og en kiral er, at elektronerne ikke kun bevæger sig gennem materialet parvis, men at elektronerne i parrene også roterer rundt om hinanden. Dette giver en interessant effekt:såkaldte Majorana -partikler kan dannes i enderne af en ledning, der er lavet af en chiral superleder. Disse partikler forventes at være de ideelle kvantebits til en kvantecomputer. Eksistensen af ​​Majorana -partikler blev forudsagt i 1937 af den italienske teoretiske fysiker Ettore Majorana, men blev eksperimentelt observeret først for nylig af fysikere ved TU Eindhoven og TU Delft.

Maglev tog

En almindelig superleder kan generere en elektrisk strøm, når en magnet placeres i nærheden. Dette kaldes Meissner -effekten. Strømmen i superlederen skaber et modsatrettet magnetfelt, der fjerner feltet fra magneten. En af de mest bemærkelsesværdige anvendelser af Meissner -effekten er Maglev -togene i Kina og Japan, som kan nå hastigheder på 600 kilometer i timen ved at flyde over banen.

Fysikerne i Utrecht og Stockholm har nu teoretisk vist, at en lignende effekt kan forekomme i et ekstremt tyndt (todimensionalt) lag af en chiral superleder, når den er bøjet som vist på illustrationerne. Bøjning ser ud til at skabe et magnetfelt i superlederen, hvilket betyder, at den bærer en elektrisk strøm. Dette er en geometrisk version af Meissner -effekten.

"I en todimensionel chiral superleder, alle elektronparene roterer på det samme plan. Bøjning af materialet forstyrrer elektronernes forløb. For at annullere virkningen af ​​denne forstyrrelse, et magnetfelt skabes, "forklarer Dr. Anton Quelle, der skrev en del af sin afhandling om emnet. "Den generelle regel for denne geometriske Meissner-effekt er, at i todimensionale chirale superledere, bøjning plus magnetfelt skal være lig nul. Dette kan sammenlignes med den almindelige Meissner -effekt, hvor det interne magnetfelt, der genereres, er lig, men modsat det eksterne magnetfelt, så det annullerer feltet omkring superlederen. "

I en almindelig superleder, Meissner -effekten forhindrer et magnetfelt i at udvikle sig vinkelret på overfladen. Så hvis et sådant magnetfelt ses, det er 'rygende pistol' bevis på, at superlederen er kiral, forklarer Morais Smith. Selvom magnetfeltet er ekstremt svagt, det kan måles ved hjælp af en SQUID, en sensor, der kan registrere ekstremt svage magnetfelter.