Physiker haben die Existenz spontaner elektrischer Ströme in Supraleitern nachgewiesen

Supraleitung ist Strom ohne elektrischen Widerstand. Heute theoretische Physiker und Experimentatoren

arbeiten daran, die grundlegenden Mechanismen der Supraleitung zu entdecken und zu erklären. Die Erforschung dieser Materialeigenschaften ist insbesondere für die Bereiche Energie- und Motorentechnik von Bedeutung.

Von besonderem Interesse ist der Werkstoff RuthenatStrontium mit der chemischen Formel Sr₂RuO₄. In dieser Verbindung wird die Supraleitung von spontanen Ringströmen begleitet. Anders als Ströme in Metalldrähten oder Supraströme in konventionellen Supraleitern entstehen sie als Eigenschaft des Grundzustands. Dies ist vergleichbar mit der Bewegung von Elektronen in Atomorbitalen, aber in einem Supraleiter wird ein solcher Vorgang durch die kollektive Bewegung vieler Elektronen verursacht. Da diese spezielle Art der Supraleitung mit spontanen Strömen auch für das Quantencomputing relevant ist, ist Strontiumruthenat für zukünftige Anwendungen der Supraleitung wichtig.

In einem in der Zeitschrift veröffentlichten ArtikelNaturphysik, subatomare Teilchen – Myonen – wurden in verwendetals Sonden für den experimentellen Nachweis dieser subtilen elektrischen Ströme im supraleitenden Strontiumruthenat mithilfe der resultierenden Magnetfelder. Wenn Strontiumruthenat einem einachsigen Druck ausgesetzt wird, treten bei einer Temperatur unterhalb der Supraleitung spontane Ströme auf. Mit anderen Worten: Der Übergang spaltet sich in zwei Bereiche auf: zuerst Supraleitung, dann spontane Ströme. Diese symmetriebrechende Druckaufspaltung wurde bisher in keinem anderen Material nachgewiesen. Zukünftig müssen Wissenschaftler bisherige theoretische Modelle der Supraleitung überarbeiten.

Studienautoren vom Solid State Institute undMaterialien zu ihnen. Leibniz, Dresden, weisen darauf hin, dass diese Arbeit erst durch die technische Entwicklung einer einzigartigen einachsigen Streckvorrichtung für Experimente zur Myonspinrotation möglich wurde.

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