Elektróny v supravodičoch sa pohybujú spolu v takzvaných Cooperových pároch.Toto "párovanie" dáva
V supravodičoch s vlnou - zvyčajne v takýchmateriály ako olovo, cín a ortuť - páry Cooper sa skladajú z jedného elektrónu smerujúceho nahor a druhého nadol, pričom oba sa pohybujú „tvárou“ k sebe bez čistého momentu hybnosti. V posledných desaťročiach nová trieda exotických materiálov predviedla takzvanú supravodivosť d-vĺn, pri ktorej majú Cooperove páry dve kvantity momentu hybnosti.
Fyzici predložili teóriu existencie tretinytyp supravodiča medzi týmito dvoma takzvanými „singletovými“ stavmi: supravodič p-vlny s jedným kvantom momentu hybnosti a párovanie elektrónov skôr s paralelnými ako antiparalelnými spinmi. Tento spin-tripletový supravodič bude veľkým prielomom v kvantovom výpočte, pretože sa dá použiť na vytvorenie majoránskych fermionov - jedinečnej častice, ktorá je sama o sebe antičasticou.
Už viac ako 20 rokov je ruthenát strontnatý (Sr2RuO4) jedným z popredných kandidátov na úlohu supravodiča p-vlny.
Ramshaw a jeho tím sa rozhodli raz a navždyzistiť, či je rutenát strontnatý taký populárny supravodič p-vlny. Pomocou rezonančnej ultrazvukovej spektroskopie s vysokým rozlíšením zistili, že tento materiál je potenciálne úplne novým typom supravodiča: vlnou g.
Rovnako ako v predchádzajúcich projektoch, Ramshaw a Goshpoužila rezonančnú ultrazvukovú spektroskopiu na štúdium symetrických vlastností supravodivosti v kryštáli ruthenátu stroncia, ktorý vypestovali pracovníci Max Planck Institute for Solid State Chemical Physics v Nemecku.
Na rozdiel od predchádzajúcich pokusov však Ramshaw a Ghosh pri uskutočňovaní experimentu čelili veľkej výzve.
„Ochladenie rezonančného ultrazvuku na 1 kelvin (mínus -272,15 Celzia) je náročné a preto sme museli postaviť úplne nový prístroj,“ vysvetľuje Ghosh.
S novou inštaláciou tím Cornellmerala odozvu elastických konštánt kryštálu - v podstate rýchlosť zvuku v materiáli - na rôzne zvukové vlny, keď bol materiál ochladený supravodivým prechodom na 1,4 Kelvina (-271,75 ° C).
"Toto sú zďaleka najpresnejšie údaje o rezonančnej ultrazvukovej spektroskopii, aké sa kedy získali pri tak nízkych teplotách," uviedol Ramshaw.
Na základe údajov to vedci určilistrontnatý ruthenát sa nazýva dvojzložkový supravodič. To znamená, že spôsob viazania elektrónov je taký zložitý, že ho nemožno opísať jediným číslom; aj on potrebuje smer.
Použili sa predchádzajúce štúdiespektroskopia nukleárnej magnetickej rezonancie (NMR) na zúženie možností, aký druh vlnového materiálu môže byť stuthium ruthenát, čo efektívne eliminuje vlnu p ako alternatívu. Stanovením dvojzložkového materiálu Ramshawov tím nielen potvrdil tieto zistenia, ale tiež ukázal, že ruthenát stroncia nie je obyčajným supravodičom s alebo d vlnou.
Vedci teraz môžu pomocou tejto techniky študovať ďalšie materiály, aby zistili, či sú potenciálnymi kandidátmi na vlnu p.
Prečítajte si tiež
V ére ekosystémov: ako sa obri IT menia na rozhranie nášho každodenného života
Ľadovec Doomsday sa ukázal byť nebezpečnejším, ako si vedci mysleli. Hovoríme to hlavné
GitHub nahradil výraz „master“ neutrálnym ekvivalentom