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Revolução de Abrikosov: o que exatamente é a grade de vórtice nos supercondutores?
Em meados do século XX, ocorreu uma revolução chocante na comunidade de física, focada em um fenômeno importante nos supercondutores - a grade de vórtice.A grade de vórtice é uma manifestação do vórtice quântico, que oferece às pessoas um novo entendimento de supercorrentes e supercondutor.O conceito de vórtice quântico foi proposto pela primeira vez pelo físico Ras Onsag em 1949 e está associado ao comportamento do hélio superfluido-4.Esse fenômeno não apenas muda nossa compreensão da matéria, mas também tem um impacto profundo no desenvolvimento futuro da ciência e da tecnologia.
A existência do vórtice quântico revela a maravilhosa dedução da física quântica em superfluidos e supercondutores, fazendo com que nosso entendimento físico explore em uma direção mais profunda.
A formação de vórtices é causada pela destruição da ordem de partículas em superfluidos ou supercondutores.Nos superfluidos, um vórtice quântico é uma estrutura rotativa, e o superfluido flui ao redor do vórtice.Esse fluxo existe na forma de momento angular quantizado, permitindo que todo o sistema exiba fluidez incomum.Ao mesmo tempo, em supercondutores, os vórtices quânticos transportam fluxo magnético quantizado, que se tornou a chave para o estudo de fenômenos supercondutores.
Abrikosov aplicou esses conceitos ao diagrama de fase magnética dos supercondutores em 1957 e descobriu a existência de redes de vórtice em materiais supercondutores.Esse entendimento não apenas leva gradualmente a um novo campo de física, mas também estabelece as bases para a ciência do futuro de materiais e a tecnologia quântica.
grades versificadas representam uma nova ordem no mundo quântico, e sua existência mudou nosso entendimento básico das propriedades materiais.
Em termos de experimentos de pesquisa, vórtex quântico foram observados em uma variedade de materiais, incluindo hélio líquido, gases atômicos e campos de fótons.Isso revela que os vórtices não se limitam a superfluidos e supercondutores, mas estão amplamente presentes em vários ambientes físicos.Nesses casos, o vórtice não apenas flui energicamente, mas também desencadeia novas transições de fase da matéria.
Sob supercondutores, quando a intensidade do campo magnético aumenta para um certo nível, ocorre um efeito de "ressurreição" - isso se refere ao desejo do supercondutor de formar uma rede de vórtice quântico.Essa é uma das características dos supercondutores.
Por trás de tudo isso acontece, a elegância e a complexidade da física quântica são mostradas, e o comportamento da grade do vórtice revela a maravilhosa conexão entre o mundo microscópico e o macroscópico.
Em teorias físicas mais profundas, os vórtices não são apenas manifestações de estados quânticos, seus movimentos e interações podem afetar o comportamento macroscópico de todo o sistema.De acordo com a teoria de Broglie-Pocheim, esse movimento pode derivar um "campo de velocidade", que nos permite entender o significado físico do comportamento do vórtice mais profundamente.Esses estudos ajudam os físicos a entender fenômenos mais complexos em materiais de superclasse, como comportamentos singulares na ressonância magnética nuclear e na computação quântica.
O mecanismo de formação de vórtices quânticos também atraiu a atenção.Em 2008, os pesquisadores observaram os vórtices quânticos espontâneos pela primeira vez no condensado atômico de Bose-Einstein, o que confirmou ainda mais o papel principal dos vórtices na física quântica.
Algumas questões -chave emergem neste momento, como a interação entre os vórtices.Em fluidos quânticos não lineares, a dinâmica e a estrutura do núcleo do vórtice podem ser estudadas através de interações efetivas dos pares de vórtice-vórtice.Essa estrutura tridimensional pode afetar as transições de fase quântica e formar diferentes padrões de vórtice de vários corpos, que também começaram a aparecer no experimento.
Nesse ponto, entendemos que a operação da grade do vórtice não é um fenômeno isolado, mas o resultado de estreita interação com o ambiente circundante.Pesquisas neste campo mostram que a profunda compreensão do vórtice quântico escreverá um novo capítulo para o desenvolvimento de futuras tecnologias quânticas e poderá levar a uma nova rodada de revolução científica e tecnológica.
Então, diante de fenômenos físicos tão incríveis, como pesquisas futuras afetarão nossa compreensão do mundo quântico?
