Suprajohtimissa olevat elektronit liikkuvat yhdessä ns. Cooper-pareina. Tämä "pariliitos" antaa
S-aallon suprajohteissa - yleensä sellaisissamateriaalit, kuten lyijy, tina ja elohopea - Cooper-parit koostuvat yhdestä elektronista, joka osoittaa ylöspäin ja toisen alaspäin, jotka molemmat liikkuvat "kasvot alaspäin" toisiaan kohti ilman puhdasta kulmamomenttia. Viime vuosikymmeninä uusi eksoottisten materiaalien luokka on osoittanut niin kutsutun d-aallon suprajohtavuuden, jossa Cooper-parilla on kaksi kvanttia kulmamomenttia.
Fyysikot ovat esittäneet teorian kolmannen olemassaolostaNäiden kahden ns. "singletti" -tilan välinen suprajohtimen tyyppi: p-aaltojohdinsarja, jolla on yksi kulmamomentin kvantti, ja elektronien pariutuminen pikemminkin yhdensuuntaisten kuin vastakkaisten pyörien kanssa. Tämä spin-tripletti-suprajohde on merkittävä läpimurto kvanttilaskennassa, koska sitä voidaan käyttää Majorana-fermionien luomiseen - ainutlaatuinen hiukkanen, joka itsessään on antihiukkanen.
Strontiumrutenaatti (Sr2RuO4) on ollut yli 20 vuoden ajan yksi johtavista ehdokkaista p-aalto-suprajohtimen roolissa.
Ramshaw ja hänen tiiminsä päättivät lopullisestisen selvittämiseksi, onko strontium-rutenaatti niin suosittu p-aallon suprajohde. Käyttämällä korkean resoluution resonanssia ultraäänispektroskopiaa he havaitsivat, että tämä materiaali on mahdollisesti täysin uudenlainen suprajohde: g-aalto.
Kuten edellisissä projekteissa, Ramshaw ja Goshkäytti resonanssi-ultraäänispektroskopiaa superjohtavuuden symmetriaominaisuuksien tutkimiseen strontium-rutenaattikiteessä, jonka kasvattivat Max Planckin kemiallisen kiinteän olomuodon fysiikan instituutin työntekijät Saksasta.
Toisin kuin aikaisemmat yritykset, Ramshawilla ja Ghoshilla oli kuitenkin suuri haaste kokeen suorittamisessa.
"Resonanttisen ultraäänen jäähdyttäminen 1 Kelviniin (miinus -272,15 Celsius) on vaikeaa, ja siihen jouduttiin rakentamaan täysin uusi laite", Ghosh selittää.
Uudella asennuksella Cornell-tiimimitasi kiteen elastisten vakioiden - lähinnä materiaalin äänen nopeuden - vasteen erilaisille ääniaalloille, kun materiaali jäähdytetään suprajohtavalla siirtymällä 1,4 Kelviniin (-271,75 ° C).
"Tämä on ylivoimaisesti tarkin resonanssi-ultraäänispektroskopiatieto, joka on koskaan saatu niin alhaisissa lämpötiloissa", Ramshaw sanoi.
Tietojen perusteella tutkijat ovat määrittäneet senstrontium-rutenaatti on niin kutsuttu kaksikomponenttinen suprajohde. Tämä tarkoittaa, että tapa, jolla elektronit sitoutuvat, on niin monimutkainen, että sitä ei voida kuvata yhdellä luvulla; hän tarvitsee myös ohjausta.
Aikaisemmissa tutkimuksissa on käytettyydinmagneettisen resonanssin (NMR) spektroskopia, jolla kavennetaan mahdollisuuksia millaista aaltomateriaalia strontium-rutenaatti voi olla, eliminoiden tehokkaasti p-aallon vaihtoehtona. Määrittämällä, että materiaali oli kaksikomponenttinen, Ramshawin tiimi paitsi vahvisti nämä havainnot, mutta osoitti myös, että strontium-rutenaatti ei ole tavallinen s- tai d-aallon suprajohde.
Tutkijat voivat nyt käyttää tätä tekniikkaa muiden materiaalien tutkimiseen nähdäkseen, ovatko he potentiaalisia ehdokkaita p-aallolle.
Lue myös
Ekosysteemien aikakaudella: kuinka IT-jättiläiset muuttuvat jokapäiväisen elämämme rajapinnoiksi
Tuomiopäivän jäätikkö osoittautui vaarallisemmaksi kuin tutkijat ajattelivat. Kerromme pääasia
GitHub on korvannut termin "päällikkö" neutraalilla vastaavalla