Elektronen in Supraleitern bewegen sich in sogenannten Cooper-Paaren zusammen.Diese "Paarung" verleiht
In S-Wellen-Supraleitern - meist in solchenMaterialien wie Blei, Zinn und Quecksilber - Cooper-Paare bestehen aus einem nach oben und dem anderen nach unten zeigenden Elektron, die sich beide ohne reinen Drehimpuls „mit dem Gesicht nach unten“ aufeinander zu bewegen. In den letzten Jahrzehnten hat eine neue Klasse exotischer Materialien die sogenannte D-Wellen-Supraleitung demonstriert, bei der Cooper-Paare zwei Quanten des Drehimpulses haben.
Die Physiker haben die Theorie der Existenz eines Dritten aufgestelltTyp eines Supraleiters zwischen diesen beiden sogenannten "Singulett" -Zuständen: ein p-Wellen-Supraleiter mit einem Quantum Drehimpuls und einer Paarung von Elektronen mit parallelen statt antiparallelen Spins. Dieser Spin-Triplett-Supraleiter wird ein wichtiger Durchbruch im Quantencomputer sein, da damit Majorana-Fermionen erzeugt werden können - ein einzigartiges Teilchen, das selbst ein Antiteilchen ist.
Strontiumruthenat (Sr2RuO4) ist seit über 20 Jahren einer der führenden Kandidaten für die Rolle eines p-Wellen-Supraleiters.
Ramshaw und sein Team haben sich ein für alle Mal entschiedenum festzustellen, ob Strontiumruthenat ein so beliebter p-Wellen-Supraleiter ist. Mithilfe der hochauflösenden resonanten Ultraschallspektroskopie entdeckten sie, dass es sich bei diesem Material möglicherweise um einen völlig neuen Supraleitertyp handelt: die G-Welle.
Wie in früheren Projekten, Ramshaw und Goshverwendeten Resonanz-Ultraschallspektroskopie, um die Symmetrieeigenschaften der Supraleitung in einem Strontiumruthenat-Kristall zu untersuchen, der von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Festkörperchemie in Deutschland gezüchtet wurde.
Im Gegensatz zu früheren Versuchen standen Ramshaw und Ghosh jedoch bei der Durchführung des Experiments vor einer großen Herausforderung.
„Es ist schwierig, resonanten Ultraschall auf 1 Kelvin (minus -272,15 Grad Celsius) abzukühlen, und dafür mussten wir ein völlig neues Gerät bauen“, erklärt Ghosh.
Mit einer Neuinstallation das Cornell-Teamhat die Reaktion der elastischen Konstanten eines Kristalls - im Wesentlichen die Schallgeschwindigkeit in einem Material - auf verschiedene Schallwellen gemessen, wenn das Material durch einen supraleitenden Übergang auf 1,4 Kelvin (-271,75 ° C) abgekühlt wird.
"Dies sind bei weitem die genauesten Resonanz-Ultraschallspektroskopiedaten, die jemals bei so niedrigen Temperaturen erhalten wurden", sagte Ramshaw.
Basierend auf den Daten haben Wissenschaftler dies festgestelltStrontiumruthenat ist ein sogenannter Zweikomponenten-Supraleiter. Dies bedeutet, dass die Art und Weise, wie Elektronen gebunden werden, so komplex ist, dass sie nicht durch eine einzige Zahl beschrieben werden kann. er braucht auch richtung.
Frühere Studien haben verwendetKernspinresonanzspektroskopie (NMR), um die Möglichkeiten einzugrenzen, welche Art von Wellenmaterial Strontiumruthenat sein kann, wobei die p-Welle als Option effektiv eliminiert wird. Mit der Feststellung, dass das Material zweikomponentig war, bestätigte Ramshaws Team nicht nur diese Ergebnisse, sondern zeigte auch, dass Strontiumruthenat kein gewöhnlicher S- oder D-Wellen-Supraleiter ist.
Mit dieser Technik können Forscher nun andere Materialien untersuchen, um festzustellen, ob sie potenzielle Kandidaten für die p-Welle sind.
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