Triplets supraledning demonstreret under højt tryk

Forskere i Frankrig og Japan har påvist en teoretisk type ukonventionel superledning i et uranbaseret materiale, ifølge en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve .

Ved at bruge meget højt tryk og et magnetfelt, teamet demonstrerede, at det uranbaserede materiale UBe13 udviser triplets superledning. Dette er et fænomen, hvor elektroner danner par i en parallel spin -tilstand. I konventionelle superledende materialer, elektroner fra modsatte spins parrer sig sammen, effektivt annullerer hinandens spins.

"Indtil nu, der har været meget få klare eksempler på triplet superledning, selvom der i det sidste århundrede er blevet opdaget en række superledere i forskellige metalliske systemer, "siger Tohoku Universitets materialeforsker Yusei Shimizu." Vores trykeksperimenter ved lave temperaturer har givet stærke beviser for spin-triplets superledning i UBe13. "

Materialer, der bliver superledende, ofte ved lave temperaturer, lade elektricitet passere gennem dem uden praktisk talt modstand, minimere energitab i processen. Dette fænomen, oprindeligt opdaget i nogle rene metaller, er fundet i en forbløffende række forskellige systemer. Imellem disse, UBe13 var en af ​​de tidligste opdagede 'heavy-fermion' superledere. Elektronerne i tunge fermion -metalliske forbindelser ser ud til at være 1, 000 gange mere massiv end elektroner i almindelige metaller.

Med den nye indsigt, forskere kan nu forklare, hvad der sker i det gådefulde uranmateriale UBe13 i atomskalaen, og hvordan det fungerer som en spin-triplet superleder i magnetfelter.

Et team fra Université Grenoble Alpes i Frankrig og Tohoku University i Japan målte superledningen til UBe13 under varierende høje tryk ved meget lave temperaturer (figurer). De fandt ud af, at den superledende tilstand i dette materiale med succes forklares af en teoretisk model, hvor elektroner danner såkaldte Cooper-par med parallelle spins.

Dette sker som en 'utraditionel superledende grundtilstand' ved omgivende og højt tryk op til seks gigapascal. Til sammenligning, diamanter smelter ved hjælp af en højenergilaser ved et tryk på 1,5 gigapascal. Denne ejendommelige superledende tilstand forklarer med succes den meget forvirrende karakter af uranbaserede triplet superledere under høje magnetfelter.

I øjeblikket, superledere kræver meget lave temperaturer for maksimal ydeevne, så de bruges primært i maskiner til magnetisk resonansbilleddannelse og partikelacceleratorer. At forstå, hvordan forskellige materialer leder elektricitet i atomskala, kan føre til en bredere vifte af applikationer.

Ud over at demonstrere triplets superledning, forskerne bemærker, at UBe13 kunne hjælpe med at besvare mere generelle spørgsmål. For eksempel, overflade excitationer af UBe13 kan være egnede for fysikere til at observere teoretiske partikler kaldet Majorana fermioner, en eksotisk type sammensatte partikler, der er dens egen antipartikel, og som kan revolutionere kvanteberegning i fremtiden.