Ученые открыли новый тип сверхпроводника

22 Сентября 2020

МОСКВА, 22 сентября - Американские учителя изучили кристаллическую структуру рутената целестина — перспективного для квантовых вычислений соединения — и обнаружили, что волны проходят через него необычным образом. Новый тип сверхпроводников назвали g-волновым. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.

Электроны в сверхпроводниках движутся вместе в так называемых куперовских пара-тройках. Это спаривание электронов снабжает сверхпроводники их самым известным свойством — отсутствием электрического сопротивления.

Сверхпроводящие материалы в зависимости от характера прохождения сквозь них волн зарядовой компактности — стоячих волн, обнаруживающихся при низких температурах в виде смещения ионов и электронов — делятся на два типа: s-волновые и d-волновые.

В s-волновых сверхпроводниках — обычных материалах, таких как свинец, олово и ртуть — электроны в куперовских парах имеют противонаправленные моменты, но сами пары не вращаются вокруг общего центра масс, то есть орбитальный момент пар равен нулю.

К d-волновым подходят высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП). В них спаренные сплавы так же имеют противоположно наведённые спины, но куперовская пара-тройка еще и вращается вокруг своего центра масс. Символ d указывает на то, что орбитальный момент куперовских пар паритетный двум.

В 1994 году ученые раскрыли необычное соединение — рутенат целестина Sr2RuO4. Структура у него была как у ВТСП, а волновые свойства — другие. Тогда предположили, что новое вещество относится к третьему, промежуточному типу р-волновых гиперпроводников, у которых спины сплавов в парах направлены в одну сторону, плюс сами куперовские пары обладают угловым моментом, равным единице.

Такой сверхпроводник представил бы прорыв в квантовых вычислениях, поскольку его можно использовать для создания фермионов Майораны — уникальных частиц, одновременно видящих собственные античастицы. Поэтому вот уже более двадцати лет учителя изучают свойства рутената стронция в надежде найти подтверждение гипотезы р-волновой сверхпроводимости.

Исследователи из Корнеллского университета в США изучили свойства симметрии в кристалле рутената стронция с помощью резонансной ультразвуковой спектроскопии высокого множества. Для этого они выхолодили материал до температуры его гиперпроводящего перехода — 1, 4 кельвина — и, пропустив через кристалл звуковые волны, обошли его упругие константы.

Это самые качественные данные резонансной ультразвуковой спектроскопии, когда-либо полученные при таких низких температурах, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования Брэда Рамшоу (Brad Ramshaw).

Оказалось, что рутенат целестина — двухкомпонентный сверхпроводник совершенно нового типа. Исследователи назвали его g-волновым. Электроны в нем соединяются настолько сложно, что этот процесс нельзя описать с помощью s- или d-волн.

Единственное, с чем согласуются эксперименты — это очень, очень не вполне естественные вещи, которых никто никогда раньше не видел. Одна из них — g-волна, что означает угловой момент все четыре. Никто никогда даже не думал, что будет гиперпроводник с g-волной.

Авторы планируют использовать новую технологию исследований для изучения других материалов, потенциально отнесенных к сверхпроводникам р-типа.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Ученые открыли новый тип сверхпроводника

комментарии (0)

Другие интересные новости

Фильм "Партнеры" победил в конкурсе короткометражного кино ММКФ