Τα ηλεκτρόνια στους υπεραγωγούς κινούνται μαζί στα λεγόμενα ζεύγη Cooper. Αυτό το «ζευγάρωμα» δίνει
Σε υπεραγωγούς s-wave - συνήθως σε τέτοιαυλικά όπως μόλυβδος, κασσίτερος και υδράργυρος - Τα ζεύγη Cooper αποτελούνται από ένα ηλεκτρόνιο που δείχνει προς τα πάνω και το άλλο προς τα κάτω, και τα δύο κινούνται «στραμμένα προς τα κάτω» το ένα προς το άλλο χωρίς καθαρή γωνιακή ορμή. Τις τελευταίες δεκαετίες, μια νέα κατηγορία εξωτικών υλικών έχει αποδείξει τη λεγόμενη υπεραγωγιμότητα d-wave, στην οποία τα ζεύγη Cooper έχουν δύο κβαντική γωνιακή ορμή.
Οι φυσικοί έχουν προτείνει τη θεωρία της ύπαρξης ενός τρίτουτύπος υπεραγωγού μεταξύ αυτών των δύο λεγόμενων "απλών" καταστάσεων: υπεραγωγός κύματος p με ένα κβαντική γωνιακή ορμή και ζεύγος ηλεκτρονίων με παράλληλες και όχι αντιπαραλληλικές περιστροφές. Αυτός ο υπεραγωγός spin-triplet θα είναι μια σημαντική ανακάλυψη στον κβαντικό υπολογισμό, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία φερμιόνων Majorana - ένα μοναδικό σωματίδιο που είναι το ίδιο ένα αντισωματίδιο.
Για πάνω από 20 χρόνια, το ρουθηνικό στρόντιο (Sr2RuO4) είναι ένας από τους κορυφαίους υποψηφίους για το ρόλο ενός υπεραγωγού p-wave.
Ο Ramshaw και η ομάδα του αποφάσισαν μια για πάνταγια να προσδιοριστεί εάν το ρουθηνικό στρόντιο είναι τόσο δημοφιλής υπεραγωγός κύματος p. Χρησιμοποιώντας υπερηχητική φασματοσκοπία συντονισμού υψηλής ανάλυσης, ανακάλυψαν ότι αυτό το υλικό είναι δυνητικά ένας εντελώς νέος τύπος υπεραγωγού: το κύμα g.
Όπως και σε προηγούμενα έργα, οι Ramshaw και Goshχρησιμοποίησε υπερηχητική φασματοσκοπία συντονισμού για να μελετήσει τις ιδιότητες συμμετρίας της υπεραγωγιμότητας σε κρύσταλλο ρουθηνικού στροντίου, που αναπτύχθηκε από προσωπικό του Ινστιτούτου Max Planck για τη Φυσική Χημικής Στερεάς Κατάστασης στη Γερμανία.
Ωστόσο, σε αντίθεση με προηγούμενες προσπάθειες, ο Ramshaw και ο Ghosh αντιμετώπισαν μια μεγάλη πρόκληση κατά τη διεξαγωγή του πειράματος.
«Η ψύξη του συντονισμού υπερήχων σε 1 Kelvin (μείον -272,15 Κελσίου) είναι δύσκολη και γι 'αυτό έπρεπε να χτίσουμε μια εντελώς νέα συσκευή», εξηγεί ο Ghosh.
Με μια νέα εγκατάσταση, η ομάδα του Cornellμέτρησε την απόκριση των ελαστικών σταθερών ενός κρυστάλλου - ουσιαστικά την ταχύτητα του ήχου σε ένα υλικό - σε διάφορα ηχητικά κύματα όταν το υλικό ψύχεται από μια υπεραγωγική μετάβαση σε 1,4 Kelvin (-271,75 ° C).
«Αυτά είναι μακράν τα πιο ακριβή δεδομένα υπερηχητικής φασματοσκοπίας συντονισμού που έχουν ληφθεί ποτέ σε τόσο χαμηλές θερμοκρασίες», δήλωσε ο Ramshaw.
Με βάση τα δεδομένα, οι επιστήμονες το διαπίστωσαντο στροντίου ρουθηνικό είναι αυτό που ονομάζεται υπεραγωγός δύο συστατικών. Αυτό σημαίνει ότι ο τρόπος σύνδεσης των ηλεκτρονίων είναι τόσο περίπλοκος που δεν μπορεί να περιγραφεί με έναν μόνο αριθμό. χρειάζεται και κατεύθυνση.
Έχουν χρησιμοποιηθεί προηγούμενες μελέτεςφασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) για τον περιορισμό των δυνατοτήτων του είδους του ρουθηνικού στροντίου κυματοειδούς υλικού, εξαλείφοντας αποτελεσματικά το κύμα p ως επιλογή. Καθορίζοντας ότι το υλικό ήταν δύο συστατικών, η ομάδα του Ramshaw όχι μόνο επιβεβαίωσε αυτά τα ευρήματα, αλλά επίσης έδειξε ότι το ρουθηνικό στρόντιο δεν είναι ένας συμβατικός υπεραγωγός s- ή d-wave.
Οι ερευνητές μπορούν τώρα να χρησιμοποιήσουν αυτήν την τεχνική για να μελετήσουν άλλα υλικά για να δουν εάν είναι πιθανοί υποψήφιοι για το κύμα p.
Διαβάστε επίσης
Στην εποχή των οικοσυστημάτων: πώς οι γίγαντες της πληροφορικής μετατρέπονται σε διεπαφές της καθημερινής μας ζωής
Ο παγετώνας Doomsday αποδείχθηκε πιο επικίνδυνος από ό, τι πίστευαν οι επιστήμονες. Λέμε το κύριο πράγμα
Το GitHub αντικατέστησε τον όρο "master" με ένα ουδέτερο ισοδύναμο