Физики из Калифорнийского технологического института и Йельского университета проверили метод расчёта эффекта Кондо на семи атомах переходных металлов, встроенных в медь. Для большинства примесей он дал предсказания до ста раз точнее, чем традиционные расчёты на основе упрощённых моделей. О результатах Caltech сообщил 24 августа 2026 года, а ScienceDaily опубликовал материал 9 октября. В пресс-релизе Caltech также сказано, что статья вышла в журнале Science в выпуске от 30 июля.

Почему эффект Кондо меняет сопротивление

Эффект Кондо возникает, когда магнитный атом оказывается внутри металла. У такого атома есть неспаренные электроны, а их спин связан с магнитными свойствами примеси. При охлаждении электроны металла начинают сильнее взаимодействовать со спином атома. Из-за этого они рассеиваются иначе: сопротивление металла сначала уменьшается, достигает минимума, а затем снова растёт.

Вокруг примеси постепенно формируется облако электронов, которое частично экранирует её магнитный момент. Это не отдельная частица и не буквальная оболочка, а коллективное состояние большого числа взаимодействующих электронов. Именно поэтому эффект Кондо относят к задачам физики многих тел: поведение системы нельзя надёжно вывести, рассматривая электроны по одному.

Что изменили в расчётах

Прежние подходы заменяли сложное электронное строение материала небольшой моделью с ограниченным числом орбиталей. Команда Garnet Chan использовала вычислительные методы, разработанные для квантовой химии, и применила их к реальным атомной и электронной структурам материалов. Такой расчёт должен учитывать конкретную примесь и её окружение, а не только общие свойства эффекта.

Представим условный пример: упрощённая модель описывает автомобиль несколькими параметрами, например массой и мощностью двигателя. Более подробный расчёт учитывает ещё форму кузова, сопротивление воздуха и состояние дороги. Это сравнение объясняет разницу между модельным и более детальным описанием, но не воспроизводит процедуру, которую применили исследователи.

В проверке участвовали семь атомов переходных металлов в меди. Для большинства из них новый метод оказался точнее традиционных модельных расчётов вплоть до двух порядков величины, то есть максимум примерно в сто раз. Доступные материалы не приводят отдельные численные результаты для каждой примеси, поэтому этот показатель нельзя распространять на все семь атомов без оговорки.

При чём здесь высокотемпературные сверхпроводники

Высокотемпературные сверхпроводники в этой работе не рассчитывали. Авторы называют их возможной областью дальнейшего применения метода. В таких материалах движение одного электрона особенно сильно зависит от поведения других электронов, поэтому обычные приближения работают хуже.

Проверка на примесях в меди показывает, что метод справился с одной конкретной задачей для реальных материалов. Она не подтверждает, что тот же подход уже позволяет точно моделировать высокотемпературную сверхпроводимость. Старший автор Garnet Chan описал изученные системы как ранний прототип на пути к более сложным квантовым явлениям. Подготовка подробного разбора таких результатов требует аккуратной работы с терминами и источниками, как при подготовке научной статьи.

Схема показывает проверку метода на семи магнитных примесях в меди и отделяет этот результат от возможного будущего применения к высокотемпературным сверхпроводникам.

Фото: Anna Tarazevich / Pexels