Elektroner i supraledare rör sig tillsammans i så kallade Cooperpar.Denna "parning" ger
I s-vågsupraledare - vanligtvis i sådanamaterial som bly, tenn och kvicksilver - Cooper-par består av en elektron som pekar uppåt och den andra nedåt, som båda rör sig "ansikte" mot varandra utan ren vinkelmoment. Under de senaste decennierna har en ny klass av exotiska material visat den så kallade d-vågsupraledningen, där Cooper-paren har två kvantiteter av vinkelmoment.
Fysiker har lagt fram teorin om existensen av en tredjedeltyp av supraledare mellan dessa två så kallade "singlet" -tillstånd: en p-vågsupraledare med ett kvantitet av vinkelmoment och parning av elektroner med parallella snarare än antiparallella snurr. Denna snurr-triplett superledare kommer att vara ett stort genombrott inom kvantberäkning eftersom den kan användas för att skapa Majorana fermioner - en unik partikel som i sig är en antipartikel.
I över 20 år har strontium-rutenat (Sr2RuO4) varit en av de ledande kandidaterna för rollen som en p-vågs superledare.
Ramshaw och hans team bestämde sig en gång för allaför att avgöra om strontium-rutenat är en så populär p-vågsupraledare. Med hjälp av ultraljudsspektroskopi med hög upplösning upptäckte de att detta material potentiellt är en helt ny typ av supraledare: g-vågen.
Som i tidigare projekt, Ramshaw och Goshanvände ultraljudsspektroskopi med resonans för att studera symmetriegenskaperna hos supraledning i en strontium-rutenatkristall, som odlades av personal från Max Planck Institute for Solid State Chemical Physics i Tyskland.
Men till skillnad från tidigare försök stod Ramshaw och Ghosh inför en stor utmaning när det gäller att genomföra experimentet.
”Det är svårt att kyla resonans ultraljud ner till 1 Kelvin (minus -272,15 Celsius), och för det var vi tvungna att bygga en helt ny apparat,” förklarar Ghosh.
Med en ny installation, Cornell-teametmätt svaret från de elastiska konstanterna i en kristall - i huvudsak ljudets hastighet i ett material - på olika ljudvågor när materialet kyls av en supraledande övergång till 1,4 Kelvin (-271,75 ° C).
"Detta är den absolut exaktaste ultraljudsspektroskopidata som hittills erhållits vid så låga temperaturer", säger Ramshaw.
Baserat på uppgifterna har forskare bestämt detstrontium ruthenate är det som kallas en tvåkomponent superledare. Detta innebär att sättet att elektroner är bundna är så komplicerat att det inte kan beskrivas med ett enda tal; han behöver riktning också.
Tidigare studier har använtskärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi för att begränsa möjligheterna för vilken typ av vågmaterial som strontium-rutenat kan vara, vilket effektivt eliminerar p-vågen som ett alternativ. Genom att fastställa att materialet var tvåkomponent bekräftade Ramshaws team inte bara dessa resultat utan visade också att strontium-rutenat inte är en vanlig s- eller d-vågsupraledare.
Forskare kan nu använda denna teknik för att studera andra material för att se om de är potentiella kandidater för p-vågen.
Läs också
I ekosystemens era: hur IT-jättar förvandlas till gränssnitt för vår vardag
Doomsday-glaciären visade sig vara farligare än forskare trodde. Vi berättar det viktigaste
GitHub har ersatt termen "master" med en neutral motsvarighet