Nature誌に掲載されたこの研究は、カリフォルニア工科大学（Caltech）の科学者によって実施されました。 Ultracold原子ガスや高解像度のイメージング技術を含む最先端のテクノロジーの組み合わせを使用して、チームはペアを相互作用および形成するフェルミオン原子の小さな雲を作成および観察することができました。
超伝導の中心には、「ペアリング」の現象があります。特定の材料が臨界温度の下で冷却されると、一部の電子の一部がペアになり、クーパーペアが形成されます。これらのペアは完全に同期して動き、個々のアイデンティティを効果的に失い、単一のコヒーレントエンティティとして振る舞います。この「スーパーフルイド」状態により、電子は抵抗なく流れることができ、電力伝達から医療イメージングまで、さまざまな用途で超伝導体を非常に貴重にします。
「ペアフォームが何十年もの間、どのように物理学者を魅了してきたかの謎」と研究の主著者であるカルテック教授は説明します。 「私たちが得たスナップショットは、クーパーペアリングに関与する動的プロセスを視覚化して理解し、高温の超伝導体に見られるようなより複雑な凝縮された物質システムを研究するための基礎を築くのに役立ちます。」
彼らの実験では、Caltechの物理学者は、非常にゼロに近い超高温まで冷却されたイッテルビウム原子のガスを使用しました。正確なレーザーパルスと原子間の相互作用を制御することにより、それらはそれぞれ2つの原子で構成されるフェルミオンペアの雲を生成することができました。これらのペアが拡大して散在すると、研究者は高解像度のイメージングシステムを使用して絶妙な画像をキャプチャしました。
得られた画像は、その運動量とエネルギー状態を含むフェルミオンペアの空間分布を明確に明らかにしました。これらの詳細な観察により、物理学者はペアリングプロセスの根本的な物理学と超伝導性への影響を理解することができました。
クーパーのペアリングと超伝導性のさらなる理解が達成されると、効率とパフォーマンスが向上した新しい超伝導材料を開発する可能性が開かれます。これにより、スペクトル全体の産業に革命をもたらし、電力網を強化し、医療イメージングデバイスを強化し、将来の高速鉄道システムを強化することができます。自然界で提示された研究は、この探求における重要な進歩を表しており、超伝導の世界での新しい探査の時代を導き出しています。
