Gli elettroni nei superconduttori si muovono insieme nelle cosiddette coppie di Cooper. Questo "abbinamento" dà
Nei superconduttori dell'onda s - di solito in talimateriali come piombo, stagno e mercurio - Le coppie di Cooper sono composte da un elettrone rivolto verso l'alto e l'altro verso il basso, che si muovono entrambi "faccia" l'uno verso l'altro senza puro momento angolare. Negli ultimi decenni, una nuova classe di materiali esotici ha dimostrato la cosiddetta superconduttività dell'onda d, in cui le coppie di Cooper hanno due quanti di momento angolare.
I fisici hanno avanzato la teoria dell'esistenza di un terzotipo di superconduttore tra questi due cosiddetti stati "singoletto": un superconduttore dell'onda p con un quanto di momento angolare e accoppiamento di elettroni con spin paralleli anziché antiparalleli. Questo superconduttore di spin-tripletto rappresenterà un importante passo avanti nell'informatica quantistica poiché può essere utilizzato per creare fermioni di Majorana, una particella unica che è essa stessa un'antiparticella.
Per oltre 20 anni, il rutenato di stronzio (Sr2RuO4) è stato uno dei principali candidati per il ruolo di superconduttore dell'onda p.
Ramshaw e la sua squadra hanno deciso una volta per tutteper determinare se il rutenato di stronzio è un superconduttore dell'onda p così popolare. Utilizzando la spettroscopia ultrasonica risonante ad alta risoluzione, hanno scoperto che questo materiale è potenzialmente un tipo completamente nuovo di superconduttore: l'onda g.
Come nei progetti precedenti, Ramshaw e Goshha utilizzato la spettroscopia ultrasonica di risonanza per studiare le proprietà di simmetria della superconduttività in un cristallo di rutenato di stronzio, che è stato coltivato dal personale dell'Istituto Max Planck per la fisica chimica dello stato solido in Germania.
Tuttavia, a differenza dei tentativi precedenti, Ramshaw e Ghosh hanno affrontato una sfida importante nella conduzione dell'esperimento.
"Raffreddare gli ultrasuoni risonanti fino a 1 kelvin (meno -272,15 gradi Celsius) è difficile e per questo abbiamo dovuto costruire un apparecchio completamente nuovo", spiega Ghosh.
Con una nuova installazione, il team Cornellha misurato la risposta delle costanti elastiche di un cristallo - essenzialmente la velocità del suono in un materiale - a varie onde sonore quando il materiale viene raffreddato da una transizione superconduttiva a 1,4 Kelvin (-271,75 ° C).
"Questi sono di gran lunga i dati di spettroscopia ultrasonica di risonanza più accurati mai ottenuti a temperature così basse", ha detto Ramshaw.
Sulla base dei dati, gli scienziati lo hanno determinatoIl rutenato di stronzio è quello che viene chiamato un superconduttore a due componenti. Ciò significa che il modo in cui gli elettroni sono legati è così complesso che non può essere descritto da un singolo numero; anche lui ha bisogno di una direzione.
Precedenti studi hanno utilizzatospettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) per restringere le possibilità di quale tipo di materiale ondulatorio può essere il rutenato di stronzio, eliminando efficacemente l'onda p come opzione. Determinando che il materiale era bicomponente, il team di Ramshaw non solo ha confermato questi risultati, ma ha anche dimostrato che il rutenato di stronzio non è un normale superconduttore di onde s o d.
I ricercatori possono ora utilizzare questa tecnica per studiare altri materiali per vedere se sono potenziali candidati per l'onda p.
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