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Rivoluzione di Abrikosov: cos'è esattamente la griglia di vortice nei superconduttori?
A metà del 20 ° secolo, si è verificata una rivoluzione scioccante nella comunità di fisica, che si è concentrata su un fenomeno importante nei superconduttori: la griglia del vortice.La griglia del vortice è una manifestazione di vortice quantistico, che dà alle persone una nuova comprensione delle supercorrenti e del superconduttore.Il concetto di vortice quantico fu proposto per la prima volta dal fisico Ras Onsag nel 1949 ed è associato al comportamento dell'elio superfluido-4.Questo fenomeno non solo cambia la nostra comprensione della materia, ma ha anche un profondo impatto sullo sviluppo futuro della scienza e della tecnologia.
L'esistenza del vortice quantistico rivela la meravigliosa detrazione della fisica quantistica in superfluidi e superconduttori, rendendo la nostra comprensione fisica esplorare in una direzione più profonda.
La formazione di vortice è causata dalla distruzione dell'ordine delle particelle in superfluidi o superconduttori.Nei superfluidi, un vortice quantistico è una struttura rotante e il superfluido scorre attorno al vortice.Questo flusso esiste sotto forma di momento angolare quantizzato, consentendo all'intero sistema di mostrare fluidità insolita.Allo stesso tempo, nei superconduttori, i vortice quantistici trasportano flusso magnetico quantizzato, che è diventato una chiave per studiare i fenomeni superconduttori.
Abrikosov ha applicato questi concetti al diagramma di fase magnetica dei superconduttori nel 1957 e ha scoperto l'esistenza di reticoli di vortice in materiali superconduttori.Questa comprensione non solo porta gradualmente a un nuovo campo di fisica, ma pone anche le basi per la scienza dei materiali futuri e la tecnologia quantistica.
Le griglie verniciate rappresentano un nuovo ordine nel mondo quantico e la loro esistenza ha cambiato la nostra comprensione di base delle proprietà dei materiali.
In termini di esperimenti di ricerca, sono stati osservati vortice quantistici in una varietà di materiali, tra cui elio liquido, gas atomici e campi di fotoni.Ciò rivela che i vortice non si limitano a superfluidi e superconduttori, ma sono ampiamente presenti in vari ambienti fisici.In questi casi, il vortice non solo scorre energico, ma innesca anche nuove transizioni di fase della materia da esso.
Sotto i superconduttori, quando l'intensità del campo magnetico aumenta a un certo livello, si verifica un effetto di "risurrezione": si riferisce al desiderio del superconduttore di formare un reticolo di vortice quantistico.Questa è una delle caratteristiche dei superconduttori.
Dietro tutto ciò accade, vengono mostrate l'eleganza e la complessità della fisica quantistica e il comportamento della griglia del vortice rivela la meravigliosa connessione tra il mondo microscopico e macroscopico.
Nelle teorie fisiche più profonde, i vortici non sono solo manifestazioni di stati quantici, i loro movimenti e le interazioni possono influire sul comportamento macroscopico dell'intero sistema.Secondo la teoria de Broglie-Pochheim, questo movimento può derivare un "campo di velocità", che ci consente di comprendere più profondamente il significato fisico del comportamento del vortice.Questi studi aiutano i fisici a comprendere fenomeni più complessi nei materiali superclasse, come comportamenti singolari nella risonanza magnetica nucleare e nel calcolo quantistico.
Il meccanismo di formazione dei vortice quantistici ha anche attirato l'attenzione.Nel 2008, i ricercatori hanno osservato per la prima volta vortici quantici spontanei nella condensa atomica di Bose-Einstein, che ha ulteriormente confermato il ruolo chiave dei vortice nella fisica quantistica.
Alcuni problemi chiave emergono in questo momento, come l'interazione tra vortice.Nei fluidi quantistici non lineari, la dinamica e la struttura del nucleo del vortice possono essere studiate attraverso efficaci interazioni della coppia di vortice-vortice.Questa struttura tridimensionale può influenzare le transizioni di fase quantistica e formare diversi modelli di vortice multi-corpo, che hanno anche iniziato ad apparire nell'esperimento.
A questo punto, comprendiamo che il funzionamento della griglia del vortice non è un fenomeno isolato, ma il risultato di una stretta interazione con l'ambiente circostante.La ricerca in questo campo mostra che la comprensione approfondita del vortice quantistico scriverà un nuovo capitolo per lo sviluppo della futura tecnologia quantistica e potrebbe portare a un nuovo giro di rivoluzione scientifica e tecnologica.
Quindi, di fronte a così straordinari fenomeni fisici, in che modo la ricerca futura influenzerà la nostra comprensione del mondo quantistico?
