מחקר בגובה העיניים
מחקר בגובה העיניים
עובדות ומספרים


החיפוש אחר זוגות קופר בעל-מוליכים עם טמפרטורה קריטית גבוהה
על-מוליכים בעלי טמפרטורה קריטית גבוהה ידועים מזה עשרות שנים, אך התהליכים האחראיים להיווצרות העל-מוליכות בהם עדיין אינם ברורים. מחקר זה מנסה לברר אם בעל-מוליכים הללו מופיעים זוגות של אלקטרונים המכונים "זוגות קופר" גם בטמפרטורה שמעל הקריטית
חומרים מסוימים בטמפרטורות נמוכות, הידועים בכינויים "על-מוליכים", מפגינים התנגדות חשמלית אפסית, מתחת לטמפרטורה שמכונה "טמפרטורה קריטית". לתופעה זו ישנן כמובן גם השלכות טכנולוגיות כבירות, ומטבע הדברים קיים עניין רב בגילוי על-מוליכים בטמפרטורה גבוהה ובהבנת התהליכים המורכבים הגורמים לעל-מוליכות בעל-מוליכים אלה. על-מוליכים בעלי טמפרטורה קריטית גבוהה ידועים למעשה זה למעלה מ-30 שנה. עם זאת עדיין ישנן שאלות מהותיות הנוגעות לתהליכים האחראיים להיווצרות המצב העל-מוליך בחומרים מסוג זה, מתחת לטמפרטורה הקריטית ומעליה כאחד. אחת השאלות נוגעת לקיומם של "זוגות קופר", נושאי המטען בחומרים אלו, מעל הטמפרטורה הקריטית. זרם חשמלי הוא כידוע (בעיקר) זרם של אלקטרונים, בעלי המטען השלילי. ידוע שבחומרים על-מוליכים רגילים הנקראים על-מוליכי BCS מתחת לטמפרטורה הקריטית מסתדרים האלקטרונים בזוגות – זוגות קופר. מעליה האלקטרונים בחומרים הללו בלתי-מזווגים, אך בעל-מוליכים בעלי טמפרטורה קריטית גבוהה נצפה לקיומם של אלקטרונים מזווגים אפילו מעל הטמפרטורה הקריטית. השאלה אם יש בסיס איתן לציפייה זו מטרידה את הפיזיקאים מזה זמן רב. מטרת מחקר זה היא לנסות ולמצוא זוגות קופר בעל-מוליכים כאלה בעזרת רעש חשמלי מסוג "רעש ירי" (shot noise) שנובע מהזרם. זהו רעש שמקורו באופיו הבדיד של האלקטרון (נושא מטען היסוד), והוא עשוי להעיד על קיומו של זוג קופר, שכן שיעורו מתכונתי לגודל המטען של החלקיקים יוצרי הזרם. נְצפה אם כן שבהתקנים שבהם החומר הוא על-מוליך הרעש יהיה מתכונתי למטען הכפול ממטען האלקטרון, בהנחה שזוגות קופר הם אכן נושא המטען האפקטיבי בחומר. יצרנו צומת בין זהב, שהיא מתכת רגילה, ועל-מוליך מסוג מסוים, ומדדנו את הרעש הנוצר כתוצא של הזרם דרך הצומת. בתנאים המעודדים התאבכות בונה בין האלקטרונים בעל-מוליך שמתרחשים במתחים נמוכים, נצפתה הולכה מוגדלת מלווה ברעש מוגדל – המעיד על זרם המועבר על-ידי זוגות קופר. רעש הזוגות דועך לרעש של אלקטרונים בודדים עם העלייה בטמפרטורה. מכיוון שהטמפרטורה שבה נצפתה רעש הזוגות נמוכה משמעותית מהטמפרטורה הקריטית בחומר, אין אנו יכולים להסיק אם זוגות קופר קיימים מעל מהטמפרטורה הקריטית. עם זאת, זוהי הפעם הראשונה שבה נצפו זוגות קופר בצמתים של מתכת ועל-מוליכים בעלי טמפרטורה קריטית גבוהה. בנוסף, המעבר לרעש של אלקטרונים בודדים בטמפרטורת נמוכות, על אף שהחומר עדיין שרוי במצב העל-מוליך, עשוי לתרום להבנה של ההולכה בחומרים אלו.