Os elétrons nos supercondutores se movem juntos nos chamados pares de Cooper. Este “emparelhamento” dá
Em supercondutores de onda s - geralmente em taismateriais como chumbo, estanho e mercúrio - os pares de Cooper são compostos de um elétron apontando para cima e o outro para baixo, os quais se movem “virados para baixo” um em direção ao outro sem puro momento angular. Nas últimas décadas, uma nova classe de materiais exóticos demonstrou a chamada supercondutividade de onda d, na qual os pares de Cooper têm dois quanta de momento angular.
Os físicos propuseram a teoria da existência de um terceirotipo de supercondutor entre esses dois chamados estados "singletes": um supercondutor de onda p com um quantum de momento angular e pareamento de elétrons com spins paralelos em vez de antiparalelos. Este supercondutor de spin-tripleto será um grande avanço na computação quântica, pois pode ser usado para criar férmions de Majorana - uma partícula única que é ela própria uma antipartícula.
Por mais de 20 anos, o rutenato de estrôncio (Sr2RuO4) tem sido um dos principais candidatos para o papel de supercondutor de onda p.
Ramshaw e sua equipe decidiram de uma vez por todaspara determinar se o rutenato de estrôncio é um supercondutor de onda p tão popular. Usando espectroscopia ultrassônica ressonante de alta resolução, eles descobriram que este material é potencialmente um tipo completamente novo de supercondutor: a onda g.
Como em projetos anteriores, Ramshaw e Goshusou espectroscopia ultrassônica de ressonância para estudar as propriedades de simetria da supercondutividade em um cristal de rutenato de estrôncio, que foi cultivado pela equipe do Instituto Max Planck de Física Química do Estado Sólido na Alemanha.
No entanto, ao contrário das tentativas anteriores, Ramshaw e Ghosh enfrentaram um grande desafio ao conduzir o experimento.
“Resfriar o ultrassom ressonante até 1 kelvin (menos -272,15 Celsius) é difícil e, para isso, tivemos que construir um aparelho completamente novo”, explica Ghosh.
Com uma nova instalação, a equipe Cornellmediu a reação das constantes elásticas de um cristal - essencialmente a velocidade do som em um material - a várias ondas sonoras quando o material é resfriado por uma transição supercondutora para 1,4 Kelvin (-271,75 ° C).
“Este é de longe os dados de espectroscopia ultrassônica de ressonância mais precisos já obtidos em temperaturas tão baixas”, disse Ramshaw.
Com base nos dados, os cientistas determinaram queo rutenato de estrôncio é conhecido como supercondutor de dois componentes. Isso significa que a maneira como os elétrons são ligados é tão complexa que não pode ser descrita por um único número; ele precisa de direção também.
Estudos anteriores usaramespectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR) para restringir as possibilidades de que tipo de material de onda o rutenato de estrôncio pode ser, eliminando efetivamente a onda p como uma opção. Ao determinar que o material era de dois componentes, a equipe de Ramshaw não apenas confirmou essas descobertas, mas também mostrou que o rutenato de estrôncio não é um supercondutor de onda s ou d comum.
Os pesquisadores agora podem usar essa técnica para estudar outros materiais e ver se eles são candidatos potenciais para a onda p.
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