Resistência elétrica zero à temperatura ambiente? Um material com esta propriedade, ou seja, um supercondutor de temperatura ambiente, poderia revolucionar a distribuição de energia. Mas por enquanto, a origem da supercondutividade em alta temperatura é apenas incompletamente compreendida. Cientistas da Universität Hamburg e do Cluster of Excellence "CUI:Advanced Imaging of Matter" conseguiram observar fortes evidências de superfluidez em um sistema modelo central, uma nuvem de gás bidimensional pela primeira vez. Os cientistas relatam seus experimentos no jornal Ciência , que permitem investigar questões-chave de supercondutividade de alta temperatura em um sistema modelo muito bem controlado.

Existem coisas que não deveriam acontecer. Por exemplo, a água não pode fluir de um copo para outro através da parede de vidro. Surpreendentemente, a mecânica quântica permite isso, desde que a barreira entre os dois líquidos seja fina o suficiente. Devido ao efeito de tunelamento da mecânica quântica, partículas podem penetrar na barreira, mesmo que a barreira seja superior ao nível dos líquidos. Ainda mais notável, esta corrente pode até fluir quando o nível em ambos os lados é o mesmo ou a corrente deve fluir ligeiramente para cima. Por esta, Contudo, os fluidos em ambos os lados devem ser superfluidos, ou seja, eles devem ser capazes de contornar obstáculos sem atrito.

Este fenômeno surpreendente foi previsto por Brian Josephson durante sua tese de doutorado, e é de tão fundamental importância que ele recebeu o Prêmio Nobel por isso. A corrente é impulsionada apenas pela natureza ondulatória dos superfluidos e pode, entre outras coisas, certifique-se de que o superfluido comece a oscilar para frente e para trás entre os dois lados - um fenômeno conhecido como oscilações de Josephson.

O efeito Josephson foi observado pela primeira vez em 1962 entre dois supercondutores. No experimento - em analogia direta com o fluxo de água sem diferença de nível - uma corrente elétrica poderia fluir através de um contato de túnel sem uma tensão aplicada. Com esta descoberta, uma prova impressionante foi fornecida de que a natureza ondulatória da matéria em supercondutores pode ser observada até mesmo no nível macroscópico.

Agora, pela primeira vez, os cientistas do grupo do Prof. Henning Moritz conseguiram observar as oscilações de Josephson em um gás Fermi bidimensional (2-D). Esses gases Fermi consistem em um "sopro de nada, "ou seja, uma nuvem de gás de apenas alguns milhares de átomos. Se eles forem resfriados a alguns milionésimos de grau acima do zero absoluto, eles se tornam superfluidos. Eles agora podem ser usados ​​para estudar superfluidos nos quais as partículas interagem fortemente umas com as outras e vivem em apenas duas dimensões - uma combinação que parece ser central para a supercondutividade de alta temperatura, mas que ainda é apenas compreendido de forma incompleta.

"Ficamos surpresos com a clareza com que as oscilações de Josephson eram visíveis em nosso experimento. Esta é uma evidência clara da coerência de fase em nosso gás Fermi 2-D ultracold, "diz o primeiro autor Niclas Luick." O alto grau de controle que temos sobre nosso sistema também nos permitiu medir a corrente crítica acima da qual a superfluidez se decompõe. "

"Essa descoberta abre muitas novas oportunidades para obtermos insights sobre a natureza dos superfluidos 2-D fortemente correlacionados, "diz o Prof. Moritz, "Estes são de grande importância na física moderna, mas muito difícil de simular teoricamente. Temos o prazer de contribuir para uma melhor compreensão desses sistemas quânticos com nosso experimento. "