Les électrons des supraconducteurs se déplacent ensemble dans ce que l'on appelle des paires de Cooper. Ce « jumelage » donne
Dans les supraconducteurs à onde s - généralement dansdes matériaux tels que le plomb, l'étain et le mercure - Les paires de Cooper sont constituées d'un électron pointant vers le haut et l'autre vers le bas, tous deux se déplaçant «face» l'un vers l'autre sans moment angulaire pur. Au cours des dernières décennies, une nouvelle classe de matériaux exotiques a démontré la supraconductivité dite de l'onde d, dans laquelle les paires de Cooper ont deux quanta de moment angulaire.
Les physiciens ont avancé la théorie de l'existence d'un troisièmetype de supraconducteur entre ces deux états dits "singulets": un supraconducteur à onde p avec un quantum de moment cinétique et appariement d'électrons avec des spins parallèles plutôt qu'antiparallèles. Ce supraconducteur spin-triplet sera une avancée majeure dans le domaine de l'informatique quantique car il peut être utilisé pour créer des fermions de Majorana - une particule unique qui est elle-même une antiparticule.
Depuis plus de 20 ans, le ruthénate de strontium (Sr2RuO4) est l'un des principaux candidats au rôle de supraconducteur à onde p.
Ramshaw et son équipe ont décidé une fois pour toutespour déterminer si le ruthénate de strontium est un supraconducteur à onde p si populaire. En utilisant la spectroscopie ultrasonique résonnante à haute résolution, ils ont découvert que ce matériau est potentiellement un tout nouveau type de supraconducteur: l'onde g.
Comme dans les projets précédents, Ramshaw et Gosha utilisé la spectroscopie ultrasonique de résonance pour étudier les propriétés de symétrie de la supraconductivité dans un cristal de ruthénate de strontium, qui a été cultivé par le personnel de l'Institut Max Planck pour la physique chimique du solide en Allemagne.
Cependant, contrairement aux tentatives précédentes, Ramshaw et Ghosh ont été confrontés à un défi majeur dans la conduite de l'expérience.
«Refroidir les ultrasons résonnants jusqu'à 1 Kelvin (moins -272,15 Celsius) est difficile, et pour cela, nous avons dû construire un tout nouvel appareil», explique Ghosh.
Avec une nouvelle installation, l'équipe Cornellmesuré la réponse des constantes élastiques d'un cristal - essentiellement la vitesse du son dans un matériau - à diverses ondes sonores lorsque le matériau est refroidi par une transition supraconductrice à 1,4 Kelvin (-271,75 ° C).
«Ce sont de loin les données de spectroscopie ultrasonores par résonance les plus précises jamais obtenues à des températures aussi basses», a déclaré Ramshaw.
Sur la base des données, les scientifiques ont déterminé queLe ruthénate de strontium est ce qu'on appelle un supraconducteur à deux composants. Cela signifie que la manière dont les électrons sont liés est si complexe qu'elle ne peut être décrite par un seul nombre; il a aussi besoin de direction.
Des études antérieures ont utiliséspectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) pour réduire les possibilités de quel type de matériau ondulatoire peut être le ruthénate de strontium, éliminant efficacement l'onde p en option. En déterminant que le matériau était à deux composants, l'équipe de Ramshaw a non seulement confirmé ces résultats, mais a également montré que le ruthénate de strontium n'est pas un supraconducteur ordinaire à ondes s ou d.
Les chercheurs peuvent désormais utiliser cette technique pour étudier d'autres matériaux afin de voir s'ils sont des candidats potentiels pour l'onde p.
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