นักวิจัยได้ค้นพบตัวนำยวดยิ่งชนิดใหม่

อิเล็กตรอนในตัวนำยิ่งยวดเคลื่อนที่รวมกันเป็นคู่ที่เรียกว่าคูเปอร์ "การจับคู่" นี้ให้

ตัวนำยิ่งยวดเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดเนื่องจากขาดความต้านทานไฟฟ้า ในการสร้างแนวต้าน คูเปอร์จะต้องถูกทำลายและต้องใช้พลังงาน

ในตัวนำยิ่งยวด s-wave - โดยปกติจะเป็นเช่นนั้นวัสดุเช่นตะกั่วดีบุกและปรอทคู่คูเปอร์ประกอบด้วยอิเล็กตรอนตัวหนึ่งชี้ขึ้นและอีกตัวหนึ่งเคลื่อนที่ "คว่ำหน้า" เข้าหากันโดยไม่มีโมเมนตัมเชิงมุมบริสุทธิ์ ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาวัสดุแปลกใหม่ประเภทใหม่ได้แสดงให้เห็นถึงสิ่งที่เรียกว่าตัวนำยิ่งยวด d-wave ซึ่งคู่คูเปอร์มีโมเมนตัมเชิงมุมสองควอนตัม

นักฟิสิกส์ได้หยิบยกทฤษฎีการดำรงอยู่ของหนึ่งในสามประเภทของตัวนำยิ่งยวดระหว่างสองสถานะที่เรียกว่า "เสื้อกล้าม": ตัวนำยิ่งยวด p-wave ที่มีโมเมนตัมเชิงมุมควอนตัมหนึ่งตัวและการจับคู่ของอิเล็กตรอนแบบขนานแทนที่จะหมุนแบบแอนติพาเรด ตัวนำยิ่งยวดแบบสปิน - ทริปเปิลนี้จะเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการคำนวณควอนตัมเนื่องจากสามารถใช้สร้างเฟอร์มิออนของ Majorana ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งเป็นแอนตี้พาร์ติเคิล

เป็นเวลากว่า 20 ปีแล้วที่สตรอนเทียมรูเธเนต (Sr2RuO4) เป็นหนึ่งในผู้สมัครชั้นนำสำหรับบทบาทของตัวนำยิ่งยวด p-wave

Ramshaw และทีมของเขาตัดสินใจครั้งแล้วครั้งเล่าเพื่อตรวจสอบว่าสตรอนเทียมรูเธเนตเป็นตัวนำยิ่งยวด p-wave ที่เป็นที่นิยมหรือไม่ ด้วยการใช้อัลตราโซนิกสเปกโตรสโคปีเรโซแนนซ์ที่มีความละเอียดสูงพวกเขาค้นพบว่าวัสดุนี้อาจเป็นตัวนำยวดยิ่งชนิดใหม่ที่สมบูรณ์นั่นคือคลื่น g

เช่นเดียวกับในโครงการก่อนหน้านี้ Ramshaw และ Goshใช้อัลตราโซนิกสเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์เพื่อศึกษาคุณสมบัติสมมาตรของตัวนำยวดยิ่งในผลึกสตรอนเทียมรูเธเนตซึ่งปลูกโดยเจ้าหน้าที่จากสถาบัน Max Planck สำหรับฟิสิกส์โซลิดสเตตเคมีในเยอรมนี

อย่างไรก็ตามไม่เหมือนกับความพยายามครั้งก่อน Ramshaw และ Ghosh ต้องเผชิญกับความท้าทายครั้งใหญ่ในการทำการทดลอง

“ อัลตร้าซาวด์เรโซแนนซ์ที่ทำให้เย็นลงเหลือ 1 เคลวิน (ลบ -272.15 เซลเซียส) เป็นเรื่องยากและด้วยเหตุนี้เราจึงต้องสร้างอุปกรณ์ใหม่ทั้งหมด” Ghosh อธิบาย

ด้วยการติดตั้งใหม่ทีม Cornellวัดปฏิกิริยาของค่าคงที่ยืดหยุ่นของคริสตัลซึ่งโดยพื้นฐานแล้วความเร็วของเสียงในวัสดุ - กับคลื่นเสียงต่างๆเมื่อวัสดุถูกทำให้เย็นลงโดยการเปลี่ยนตัวนำยิ่งยวดเป็น 1.4 เคลวิน (-271.75 ° C)

“ นี่เป็นข้อมูลอัลตราโซนิกสเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์ที่แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยมีมาที่อุณหภูมิต่ำเช่นนี้” Ramshaw กล่าว

จากข้อมูลนักวิทยาศาสตร์ระบุว่าสตรอนเทียมรูเธเนตคือสิ่งที่เรียกว่าตัวนำยิ่งยวดสององค์ประกอบ ซึ่งหมายความว่าวิธีการผูกอิเล็กตรอนนั้นซับซ้อนมากจนไม่สามารถอธิบายได้ด้วยตัวเลขตัวเดียว เขาต้องการทิศทางเช่นกัน

การศึกษาก่อนหน้านี้ได้ใช้สเปกโทรสโกปีของเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR) เพื่อ จำกัด ความเป็นไปได้ของวัสดุคลื่นชนิดใดที่สตรอนเทียมรูเธเนตสามารถกำจัด p-wave ได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นตัวเลือก จากการพิจารณาว่าวัสดุเป็นสององค์ประกอบทีมงานของ Ramshaw ไม่เพียง แต่ยืนยันการค้นพบเหล่านี้ แต่ยังแสดงให้เห็นว่าสตรอนเทียมรูเธเนตไม่ใช่ตัวนำยิ่งยวด s- หรือ d-wave ธรรมดา

ขณะนี้นักวิจัยสามารถใช้เทคนิคนี้เพื่อศึกษาวัสดุอื่น ๆ เพื่อดูว่าพวกเขาเป็นผู้ที่มีศักยภาพสำหรับ p-wave หรือไม่

อ่านยัง

ในยุคของระบบนิเวศ: ยักษ์ใหญ่ด้านไอทีเปลี่ยนมาเป็นส่วนต่อประสานในชีวิตประจำวันของเราได้อย่างไร

ธารน้ำแข็ง Doomsday กลายเป็นอันตรายมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คิด เราบอกสิ่งสำคัญ

GitHub ได้แทนที่คำว่า "master" ด้วยความเป็นกลาง