Сверхпроводники обещают технологии, выглядящие как из научной фантастики — поезда на антигравитационных рельсах, ускорители, близкие к Большому взрыву, и медицинские приборы, раскрывающие глубины человеческого организма. Но состояние сверхпроводимости крайне хрупко: материалы должны охлаждаться до очень низких температур, почти до «темной» холодности космоса, чтобы проводить электричество без сопротивления и без потерь энергии. В новом эксперименте ученые двинулись к границе этого состояния — пределу депарирования, где пары Купера рвутся на части под действием чрезвычайно сильного электрического тока и внешних полей. — источники 1,4

Предел депарирования трудно измерить обычными методами прямого тока транспортировки, потому что на этом пути вмешиваются квантовые нарушения, происходящие за доли наносекунды. Важно, что именно здесь куперовские пары распадаются, и сверхпроводимость исчезает. Именно такие процессы и стали предметом нового исследования, опубликованного в Nature Physics: ученые попытались «перехитрить» вихревую динамику и вырваться за пределы стандартного механизма разрыва пар — чтобы заглянуть глубже в основы сверхпроводимости. — источники 4,6

Лидер проекта Эрин Ванг из Института Макса Планка по структуре и динамике материи в Гамбурге сформулировал идею так: «наша стратегия состояла в том, чтобы обогнать вихревую динамику». В сравнении участвовали два материала — NbN с s‑wave и материал из семейства YBCO с d‑wave, чьи различия по симметрии энергетического разрыва сказываются на том, как легко разорвать пары Купера и выйти из сверхпроводимости. Для этого были созданы ультраскоростные лазерно-электрические импульсы, которые превысили скорость вихрей на порядки величины — и за доли пикосекунд заменили движение вихревых структур током, что позволило зафиксировать момент достижения пороговой мощности до исчезновения сверхпроводимости. — источники 11,12,14,15,18,20,21

Исследование показало принципиальную разницу между NbN и YBCO: NbN сохраняет сверхпроводимость до строго определенного порога по току и резко разрывается, тогда как YBCO демонстрирует постепенное ослабление состояния сверхпроводника из‑за различий в симметрии энергетических зазоров. У NbN энергетический зазор почти одинаков во всех направлениях, в то время как в YBCO он значительно варьирует и может исчезать в отдельных направлениях. Результаты позволяют получить доступ к микроскопическим свойствам сверхпроводников, включая симметрию зазора, которые недоступны обычной прямой токовой методикой. — источники 22,23,24,25,19

Авторы говорят, что предложенный подход может стать рамкой для тестирования ключевых свойств сверхпроводников и что «запуск» более широкого диапазона материалов таким образом может вскрывать новые свойства на их фундаментальных временных шкалах. Вне проекта высказались учёные со стороны; профессор Jianqiao Meng отметил, что ultrafast current pulses становятся мощным инструментом для доступа к встроенным свойствам сверхпроводников. Публикация в Nature Physics подтверждает результаты. — источники 26,27,28,29