Сверхпроводящие материалы, обнаруженные в метеоритах могут привести к технологическим прорывам

Леонид Гляделов

Новости космоса:
Метеориты иногда содержат природные сверхпроводники, материалы, которые проводят электричество без какого-либо сопротивления, это обнаружила команда физиков. Результат, представленный на ежегодном мартовском собрании Американского физического общества, не будет революционным для понимания учеными Солнечной системы, но он может дать старт на поиск материала, который является сверхпроводником, что потенциально может привести к технологическим прорывам, таким как магнитно-левитационные поезда.

«Похоже, что они что-то нашли и изолировали», - говорит Джонпьер Паджоне, физик по конденсированным состояниями в Университете штата Мэриленд в Колледж-парке, чья команда проводит исследования естественных наземных минералов.

Подробнее:

Обычные сверхпроводники состоят из простых металлов, таких как ниобий, свинец или ртуть, которые становятся сверхпроводящими при охлаждении до менее характерной «критической температуры», близкой к абсолютному нулю - 4,2 К в случае ртути. В 1986 году физики обнаружили семейство медьсодержащих соединений, которые сверхпроводят при температурах до 134 К (-139 ° С) - явление, известное как высокотемпературная сверхпроводимость, происхождение которого остается одной из самых больших тайн в науке. Совсем недавно исследователи обнаружили семейство высокотемпературных сверхпроводников на основе железа, а также множество других экзотических сверхпроводников.

Хотя многие ученые стремятся синтезировать новые сверхпроводники, создавая конкретные свойства из атомного масштаба, команда во главе с Иваном Шуллером, физиком по конденсированным средами в Калифорнийском университете в Сан-Диего (UCSD), решила экранировать существующие материалы, начиная с метеоритов, «Есть все эти материалы, которые Бог предоставил», - говорит Шуллер. «Почему бы не взглянуть на них? «Метеориты образуются при экстремальных температурах и давлениях вне возможностей любой лаборатории на Земле. Таким образом, они являются плодородными местами для поиска экзотических новых соединений, говорит Шуллер.

Самый верный признак сверхпроводимости - это внезапное падение до нуля в электрическом сопротивлении, когда температура падает ниже критического порога. Но сверхпроводник также обладает своеобразными магнитными свойствами: он может отражать приложенное магнитное поле, если он не слишком силен, потому что свободно текущие токи, завихряющиеся внутри материала, создают поле, которое отменяет примененную. Это явление известно как эффект Мейсснера, и физики также пытаются найти новые сверхпроводники, ища его, особенно в гетерогенных образцах.

Однако этот метод недостаточно чувствителен, чтобы искать очень небольшое количество сверхпроводника, говорит Шуллер. Таким образом, его команда накрутила его, чтобы эффективно усилить сигнал. Как выше, так и ниже его критической температуры сверхпроводник может поглощать микроволны, но прямо на переходе поглощение изменяется.

Чтобы найти сверхпроводимость, команда Шуллера разместила небольшой образец в полости, накачиваемой микроволновым излучением. Ученые применяли как сильное постоянное магнитное поле, так и небольшое колебательное магнитное поле. Когда они охлаждают сверхпроводник по его критической температуре, поглощение резко меняется, объясняет Джеймс Уэмплер, аспирант UCSD, который представил результаты на встрече. По его словам, сигнал значительно усиливается, поскольку осциллирующее магнитное поле управляет материалом в сверхпроводимости и вне его. Эта технология примерно в 1000 раз более чувствительна, чем обычные магнитные измерения, говорит Уэмплер.

По словам Шуллера, исследователи подтвердили свою технику на тысячах образцов материалов. И теперь они применили его к небольшим образцам, взятых с поверхности 16 разных метеоритов, сказал Уэмплер. Они обнаружили доказательства сверхпроводимости в образцах двух из этих метеоритов: метеорита Мундрабилла, кусок железа размером 9980 килограммов, обнаруженный в австралийском аутбеке в 1911 году, и гробницы Нунатакс, углеродистый метеорит, обнаруженный в Антарктиде в 1995 году.

Как только исследователи обнаружили положительный магнитный сигнал, они визуально дразнили разные типы зерен в каждом порошкообразном образце и использовали рентгеновскую спектроскопию для идентификации материалов в сверхпроводящих зернах. По словам Уэмплера, сверхпроводник в метеорите Могилы Нунатакса представляет собой сплав индия и олова. Один из метеоритов Мундрабилла, представляет собой сплав индия, олова, и возможно свинца. Оба являются хорошо известными сверхпроводниками, которые имеют критические температуры около 5 К.

Несмотря на то, что сверхпроводники не являются экзотическими, результаты показывают, что сверхпроводимость вездесущая во вселенной, Уэмплер говорит: «Если это в метеоритах, это повсюду», - говорит он. Он отказывается размышлять о последствиях для астрофизики, но отмечает: «Есть много мест во вселенной холоднее, чем 5 К. «Метеориты генерируются при давлениях и температурах, превышающих лабораторные условия, заметки Вамплера, поэтому конечная надежда состоит в том, что они могут содержать сверхпроводящие соединения, неизвестные людям.


Похожие статьи