Електроните в свръхпроводниците се движат заедно в така наречените двойки Купър. Това "сдвояване" дава
В s-вълновите свръхпроводници - обикновено в такиваматериали като олово, калай и живак - двойките Купър се състоят от един електрон, насочен нагоре, а другият надолу, и двата се движат „с лице“ един към друг без чист ъглов импулс. През последните десетилетия нов клас екзотични материали демонстрира така наречената d-вълнова свръхпроводимост, при която двойките Купър имат два кванта на ъгловия момент.
Физиците изтъкнаха теорията за съществуването на третатип свръхпроводник между тези две така наречени "синглетни" състояния: свръхпроводник с р-вълна с един квант на ъгловия момент и сдвояване на електрони с паралелни, а не антипаралелни спинове. Този спин-триплет свръхпроводник ще бъде основен пробив в квантовите изчисления, тъй като може да се използва за създаване на фермиони Majorana - уникална частица, която сама по себе си е античастица.
В продължение на повече от 20 години стронциевият рутенат (Sr2RuO4) е един от водещите кандидати за ролята на p-вълнов свръхпроводник.
Рамшоу и екипът му решиха веднъж завинагиза да се определи дали стронциевият рутенат е толкова популярен р-вълнов свръхпроводник. Използвайки резонансна ултразвукова спектроскопия с висока разделителна способност, те откриха, че този материал е потенциално напълно нов тип свръхпроводник: g-вълната.
Както в предишните проекти, Ramshaw и Goshизползва резонансна ултразвукова спектроскопия за изследване на симетричните свойства на свръхпроводимостта в кристал на стронциев рутенат, който е отгледан от служители от Института за химическа физика на твърдото тяло на Макс Планк в Германия.
Въпреки това, за разлика от предишни опити, Рамшоу и Гош са изправени пред голямо предизвикателство при провеждането на експеримента.
„Охлаждането на резонансния ултразвук до 1 келвин (минус -272,15 Целзий) е трудно и за това трябваше да изградим изцяло нов апарат“, обяснява Ghosh.
С нова инсталация екипът на Cornellизмерва реакцията на еластичните константи на кристала - по същество скоростта на звука в материала - на различни звукови вълни, когато материалът се охлажда чрез свръхпроводящ преход до 1,4 Келвина (-271,75 ° C).
"Това е най-точната информация за резонансната ултразвукова спектроскопия, получена някога при толкова ниски температури", каза Рамшоу.
Въз основа на данните учените са установили товастронциевият рутенат е това, което се нарича двукомпонентен свръхпроводник. Това означава, че начинът на свързване на електроните е толкова сложен, че не може да бъде описан с едно число; той също се нуждае от посока.
Предишни проучвания са използваниядрено-магнитен резонанс (ЯМР) спектроскопия за стесняване на възможностите за това какъв вид вълнов материал може да бъде стронциевият рутенат, ефективно елиминирайки p-вълната като опция. Определяйки, че материалът е двукомпонентен, екипът на Рамшоу не само потвърждава тези констатации, но също така показва, че стронциевият рутенат не е обикновен свръхпроводник с d или вълна.
Сега изследователите могат да използват тази техника, за да изучават други материали, за да видят дали те са потенциални кандидати за p-вълната.
Прочетете също
В ерата на екосистемите: как ИТ гигантите се превръщат в интерфейси на нашето ежедневие
Ледникът на Страшния съд се оказа по-опасен, отколкото учените смятаха. Казваме основното
GitHub замени термина "master" с неутрален еквивалент