Elektrony v supravodičích se pohybují společně v tzv. Cooperových párech. Toto „párování“ dává
V supravodičích s vlnou - obvykle v takovýchmateriály jako olovo, cín a rtuť - měděné páry se skládají z jednoho elektronu směřujícího nahoru a druhého dolů, přičemž oba se pohybují „lícem dolů“ směrem k sobě bez čistého momentu hybnosti. V posledních desetiletích nová třída exotických materiálů prokázala takzvanou supravodivost d-vln, při níž mají Cooperovy páry dvě kvantity momentu hybnosti.
Fyzici předložili teorii existence třetinytyp supravodiče mezi těmito dvěma takzvanými „singletovými“ stavy: supravodič p-vlny s jedním kvantem momentu hybnosti a párování elektronů spíše s paralelními než antiparalelními spiny. Tento spin-tripletový supravodič bude velkým průlomem v kvantovém výpočtu, protože může být použit k vytvoření majoránských fermionů - jedinečné částice, která je sama o sobě antičásticí.
Již více než 20 let je ruthenát strontnatý (Sr2RuO4) jedním z předních kandidátů na roli supravodiče p-vlny.
Ramshaw a jeho tým se rozhodli jednou provždyzjistit, zda je ruthenát stroncia tak populární supravodič p-vlny. Pomocí rezonanční ultrazvukové spektroskopie s vysokým rozlišením zjistili, že tento materiál je potenciálně zcela novým typem supravodiče: vlnou g.
Stejně jako v předchozích projektech, Ramshaw a Goshpoužila rezonanční ultrazvukovou spektroskopii ke studiu symetrických vlastností supravodivosti v krystalu ruthenátu stroncia, který vypěstovali zaměstnanci Max Planck Institute for Solid State Chemical Physics v Německu.
Na rozdíl od předchozích pokusů však Ramshaw a Ghosh při provádění experimentu stáli před velkou výzvou.
"Chlazení rezonančního ultrazvuku na 1 Kelvin (minus -272,15 Celsia) je obtížné, a proto jsme museli postavit zcela nový přístroj," vysvětluje Ghosh.
S novou instalací tým Cornellzměřila reakci elastických konstant krystalu - v podstatě rychlost zvuku v materiálu - na různé zvukové vlny, když je materiál chlazen supravodivým přechodem na 1,4 Kelvina (-271,75 ° C).
"Toto je zdaleka nejpřesnější rezonanční ultrazvuková spektroskopie, která byla kdy získána při tak nízkých teplotách," řekl Ramshaw.
Na základě údajů to vědci určilistrontium ruthenate je to, co se nazývá dvousložkový supravodič. To znamená, že způsob, jakým jsou elektrony vázány, je tak složitý, že jej nelze popsat jediným číslem; potřebuje také směr.
Předchozí studie využilyspektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR) ke zúžení možností, jaký druh vlnového materiálu může být stuthium ruthenát, čímž se efektivně eliminuje p-vlna jako možnost. Stanovením toho, že materiál byl dvousložkový, Ramshawův tým nejen potvrdil tato zjištění, ale také ukázal, že ruthenát stroncia není obyčejný supravodič s vlnami nebo vlnami.
Vědci nyní mohou pomocí této techniky studovat další materiály, aby zjistili, zda jsou potenciálními kandidáty na vlnu p.
Přečtěte si také
V éře ekosystémů: jak se obři IT mění v rozhraní našeho každodenního života
Ledovec Doomsday se ukázal být nebezpečnějším, než si vědci mysleli. Říkáme hlavní věc
GitHub nahradil termín „master“ neutrálním ekvivalentem