Elektrony w nadprzewodnikach poruszają się razem w tzw. parach Coopera. To „parowanie” daje
W nadprzewodnikach fali s - zwykle w takichmateriały takie jak ołów, cyna i rtęć - pary Coopera składają się z jednego elektronu skierowanego w górę, a drugiego w dół, z których oba poruszają się „twarzą w dół” ku sobie bez czystego pędu. W ostatnich dziesięcioleciach nowa klasa egzotycznych materiałów wykazała tak zwane nadprzewodnictwo fali d, w którym pary Coopera mają dwa kwanty momentu pędu.
Fizycy wysunęli teorię istnienia trzeciegorodzaj nadprzewodnika między tymi dwoma tak zwanymi stanami „singletowymi”: nadprzewodnik z falą p z jednym kwantem momentu pędu i parowaniem elektronów o spinach równoległych, a nie przeciwrównoległych. Ten nadprzewodnik z trypletem spinowym będzie głównym przełomem w komputerach kwantowych, ponieważ można go użyć do stworzenia fermionów Majorany - unikalnej cząstki, która sama jest antycząstką.
Od ponad 20 lat rutenian strontu (Sr2RuO4) jest jednym z wiodących kandydatów do roli nadprzewodnika fali p.
Ramshaw i jego zespół zdecydowali raz na zawszeaby ustalić, czy rutenian strontu jest tak popularnym nadprzewodnikiem fali p. Korzystając z rezonansowej spektroskopii ultradźwiękowej o wysokiej rozdzielczości, odkryli, że materiał ten jest potencjalnie zupełnie nowym typem nadprzewodnika: falą G.
Podobnie jak w poprzednich projektach, Ramshaw i Goshwykorzystali rezonansową spektroskopię ultradźwiękową do zbadania właściwości symetrii nadprzewodnictwa w krysztale rutenianu strontu, który został wyhodowany przez pracowników Instytutu Fizyki Chemicznej Ciała Stałego im. Maxa Plancka w Niemczech.
Jednak w przeciwieństwie do poprzednich prób, Ramshaw i Ghosh stanęli przed poważnym wyzwaniem podczas przeprowadzania eksperymentu.
„Chłodzenie rezonansowych ultradźwięków do 1 kelwina (minus -272,15 Celsjusza) jest trudne, a do tego musieliśmy zbudować zupełnie nowy aparat” - wyjaśnia Ghosh.
Po nowej instalacji zespół Cornellzmierzyli reakcję stałych sprężystych kryształu - zasadniczo prędkość dźwięku w materiale - na różne fale dźwiękowe, gdy materiał jest chłodzony przez nadprzewodzące przejście do 1,4 Kelvina (-271,75 ° C).
„Są to zdecydowanie najdokładniejsze dane z rezonansowej spektroskopii ultradźwiękowej, jakie kiedykolwiek uzyskano w tak niskich temperaturach” - powiedział Ramshaw.
Na podstawie danych naukowcy to ustalilirutenian strontu to tak zwany nadprzewodnik dwuskładnikowy. Oznacza to, że sposób wiązania elektronów jest tak złożony, że nie można go opisać pojedynczą liczbą; on też potrzebuje wskazówek.
Z poprzednich badań korzystanospektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) w celu zawężenia możliwości tego, jakim rodzajem materiału falowego może być rutenian strontu, skutecznie eliminując opcjonalnie falę p. Ustalając, że materiał był dwuskładnikowy, zespół Ramshaw nie tylko potwierdził te ustalenia, ale także wykazał, że rutenian strontu nie jest zwykłym nadprzewodnikiem fali s lub d.
Naukowcy mogą teraz wykorzystać tę technikę do badania innych materiałów, aby sprawdzić, czy są potencjalnymi kandydatami na falę p.
Czytaj także
W dobie ekosystemów: jak giganci IT zmieniają się w interfejsy naszego codziennego życia
Lodowiec Doomsday okazał się bardziej niebezpieczny, niż sądzili naukowcy. Mówimy najważniejsze
GitHub zastąpił termin „master” neutralnym odpowiednikiem