Електрони в надпровідниках рухаються разом у так званих куперівських парах.Таке «сполучення» наділяє
В s-хвильових надпровідниках - зазвичай в такихматеріалах, таких як свинець, олово і ртуть - куперовские пари складаються з одного електрона, спрямованого вгору, а іншого - вниз, причому обидва рухаються один до одного «обличчям» без чистого кутового моменту. В останні десятиліття новий клас екзотичних матеріалів продемонстрував так звану d-хвильову надпровідність, при якій куперовские пари мають два кванта кутового моменту.
Фізики висунули теорію про існування третьоготипу надпровідника між цими двома так званими «синглетними» станами: p-хвильової надпровідник з одним квантом кутового моменту і спарюванням електронів з паралельними, а не антипаралельними спинами. Цей спін-триплетних надпровідників стане великим проривом в квантових обчисленнях, оскільки його можна використовувати для створення майорановскіх фермионов - унікальної частки, яка сама по собі є античастинкою.
Протягом більше 20 років одним з провідних кандидатів на роль надпровідника з p-хвилями був рутенат стронцію (Sr2RuO4).
Рамшоу і його команда вирішили раз і назавждивизначити, чи є рутенат стронцію настільки затребуваним сверхпроводником з p-хвилею. Використовуючи резонансну ультразвукову спектроскопію з високою роздільною здатністю, вони виявили, що цей матеріал потенційно є абсолютно новим типом надпровідника: g-хвилею.
Як і в попередніх проектах, Рамшоу і Гошвикористовували резонансну ультразвукову спектроскопію для вивчення властивостей симетрії надпровідності в кристалі рутената стронцію, який був вирощений співробітниками з Інституту хімічної фізики твердого тіла Макса Планка в Німеччині.
Однак, на відміну від попередніх спроб, Рамшоу і Гош зіткнулися з серйозною проблемою при проведенні експерименту.
«Охолодити резонансний ультразвук до 1 Кельвіна (мінус -272,15 за Цельсієм) складно, і для цього нам довелося побудувати абсолютно новий апарат», - пояснює Гош.
За допомогою нової установки команда Корнеллавиміряла реакцію пружних констант кристала - по суті, швидкість звуку в матеріалі - на різні звукові хвилі, коли матеріал охолоджується за рахунок надпровідного переходу до 1,4 Кельвіна (-271,75 ° C).
«Це, безумовно, найточніші дані резонансної ультразвукової спектроскопії, коли-небудь отримані при таких низьких температурах», - заявив Ремшоу.
Грунтуючись на даних, вчені визначили, щорутенат стронцію - це те, що якраз називають двокомпонентним сверхпроводником. Це означає, що спосіб зв'язування електронів настільки складний, що його не можна описати одним числом; йому теж потрібно напрямок.
У попередніх дослідженнях використовуваласяспектроскопія ядерного магнітного резонансу (ЯМР), щоб звузити можливості того, яким хвильовим матеріалом може бути рутенат стронцію, ефективно виключивши p-хвилю як варіант. Визначивши, що матеріал був двокомпонентним, команда Рамшоу не тільки підтвердила ці висновки, але також показала, що рутенат стронцію не є звичайним s- або d-хвильовим сверхпроводником.
Тепер дослідники можуть використовувати цю техніку для вивчення інших матеріалів, щоб з'ясувати, чи є вони потенційними кандидатами на p-хвилю.
Читати також
В епоху екосистем: як ІТ-гіганти перетворюються в інтерфейси нашого побуту
Льодовик «Судного дня» виявився небезпечніше, ніж думали вчені. розповідаємо головне
GitHub замінив термін «майстер» на нейтральний аналог