Чисельне моделювання вперше дозволило вибудувати докладну і струнку модель взаємодії електронів у матеріалах, що порушують загальноприйняту класифікацію надпровідників. Мова про так званих надпровідниках полуторного роду. Вони одночасно мають властивості надпровідників пологів I і II, а адже ці два типи матеріалів довгі роки вважалися непримиренними антагоністами і єдино можливими варіантами надпровідних речовин.

Відрізняються вони, зокрема, щодо реакції на спробу зовнішнього магнітного поля проникнути всередину, по картині розподілу надпровідних електронів (бігають по поверхні або в товщі матеріалу), яка виникає, коли достатньо сильне поле все ж починає руйнувати стан надпровідності.

Однак в останні роки вчені знайшли, що в деяких випадках поведінка електронів і їх реакція на зовнішнє поле можуть займати проміжне положення між першим і другим типами надпровідників (звідси визначення «рід 1,5»). І пояснити таке явище ніяк не вдавалося.

Тепер фізик Єгор Бабаєв з університету Массачусетсу, колись і передбачив існування надпровідників і надпровідності полуторного роду, разом з колегами з США та Швеції зумів вибудувати теорію для таких матеріалів.

Виявляється, у них електрони можна поділити на дві конкуруючі популяції, в одній з яких частинки поводяться так, як вони діяли б у надпровіднику першого роду, а в інший, відповідно, другого.

Це досить складно прийняти, оскільки самі електрони скрізь однакові. І все ж, як розповідає PhysOrg.com, електрони в полуторних надпровідниках поділяються на два види.

Перші частинки формують щільно упаковані згустки в товщі речовини (як торнадо тип II), а другі «розтікаються» потоками по поверхні цих пучків (подібно до того, як в надпровідниках першого роду електрони подорожують по поверхні самого матеріалу). Ці листкові вихрові утворення відокремлюються один від одного порожнечами без вихорів, течій і магнітного поля.

В залежності від властивостей матеріалу можна отримати різну картину взаємодії електронів в товщі надпровідника, належать, умовно, до першого і другого роду надпровідності (ілюстрація Єгора Бабаєва).

Бабаєв та його соратники провели суперкомпьютерное моделювання таких кластерів електронів і показали, що при певних умовах між вихорами починають діяти сили, що надають всій системі красиву і складну картину.

Єгор вважає, що деякі з недавно відкритих надпровідників можуть належати саме до полуторним типу.

Нова теорія повинна допомогти у визначенні цієї приналежності і, звичайно, у поясненні спостережуваних явищ. Ця робота, до речі, з’явилася в рік сторіччя відкриття надпровідності.

Деталі нового дослідження вмістилися аж в три статті в Physical Review B — 1, 2, 3.