Исследователи обнаружили новый тип сверхпроводника

До сего времени сверхпроводящие материалы были 2-ух типов: с s-волнами и d-волнами. сейчас исследователи из Корнелла во главе с Брэдом Рамшоу, доцентом Dick & Dale Reis Johnson в Институте искусств и наук, открыли вероятный 3-ий тип — g-волну. Их статья была размещена в журнальчике Nature Physics.

Электроны в сверхпроводниках движутся совместно в так именуемых куперовских парах. Это «спаривание» наделяет сверхпроводники их самым известным свойством — отсутствием электронного сопротивления. Для сотворения сопротивления куперовские пары должны быть разорваны, а это просит энергии.

В s-волновых сверхпроводниках — обычно в таковых материалах, таковых как свинец, олово и ртуть — куперовские пары состоят из 1-го электрона, направленного ввысь, а другого — вниз, при этом оба движутся друг к другу «лицом» без незапятнанного углового момента. В крайние десятилетия новейший класс экзотичных материалов показал так именуемую d-волновую сверхпроводимость, при которой куперовские пары имеют два кванта углового момента.

Физики выдвинули теорию о существовании третьего типа сверхпроводника меж этими 2-мя так именуемыми «синглетными» состояниями: p-волновой сверхпроводник с одним квантом углового момента и спариванием электронов с параллельными, а не антипараллельными спинами. Этот спин-триплетный сверхпроводник станет большим прорывом в квантовых вычислениях, так как его можно применять для сотворения майорановских фермионов — неповторимой частички, которая сама по для себя является античастицей.

В протяжении наиболее 20 лет одним из ведущих кандидатов на роль сверхпроводника с p-волнами был рутенат стронция (Sr2RuO4).

Рамшоу и его команда решили раз и навечно найти, является ли рутенат стронция настолько нужным сверхпроводником с p-волной. Используя резонансную ультразвуковую спектроскопию высочайшего разрешения, они нашли, что этот материал потенциально является совсем новеньким типом сверхпроводника: g-волной.

Как и в прошлых проектах, Рамшоу и Гош употребляли резонансную ультразвуковую спектроскопию для исследования параметров симметрии сверхпроводимости в кристалле рутената стронция, который был выращен сотрудниками из Института хим физики твердого тела Макса Планка в Германии.

Но, в отличие от прошлых попыток, Рамшоу и Гош столкнулись с суровой неувязкой при проведении опыта.

«Охладить резонансный ультразвук до 1 кельвина (минус -272,15 по Цельсию) трудно, и для этого нам пришлось выстроить совсем новейший аппарат», — разъясняет Гош.

При помощи новейшей установки команда Корнелла измерила реакцию упругих констант кристалла — на самом деле, скорость звука в материале — на разные звуковые волны, когда материал охлаждается за счет сверхпроводящего перехода до 1,4 кельвина (-271,75 °C).

«Это, непременно, самые четкие данные резонансной ультразвуковой спектроскопии, когда-либо приобретенные при таковых низких температурах», — заявил Рэмшоу.

Основываясь на данных, ученые обусловили, что рутенат стронция — это то, что как раз именуют двухкомпонентным сверхпроводником. Это означает, что метод связывания электронов так сложен, что его недозволено обрисовать одним числом; ему тоже необходимо направление.

В прошлых исследовательских работах использовалась спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), чтоб сузить способности того, каким волновым материалом быть может рутенат стронция, отлично исключив p-волну как вариант. Определив, что материал был двухкомпонентным, команда Рамшоу не только лишь подтвердила эти выводы, но также показала, что рутенат стронция не является обыденным s- либо d-волновым сверхпроводником.

сейчас исследователи могут применять эту технику для исследования остальных материалов, чтоб узнать, являются ли они возможными кандидатами на p-волну.

Читать также

В эру экосистем: как ИТ-гиганты преобразуются в интерфейсы нашего быта

Ледник «Судного денька» оказался опаснее, чем задумывались ученые. Рассказываем основное

GitHub поменял термин «мастер» на нейтральный аналог

Источник