Proprietăți materiale neobișnuite Curenți supraconductori spontan – de ce curenții supraconductori sunt complet necunoscuți

Superconductivitatea este o pierdere completă a rezistenței electrice. Superconductorii nu sunt doar metale foarte bune: sunt o stare electronică complet diferită. În metalele normale, electronii se mișcă individual și se ciocnesc cu defecte și vibrații în rețea. În supraconductori, electronii sunt legați între ei printr-o forță atractivă, care le permite să se deplaseze împreună într-o manieră interconectată și să evite defectele.

Într-un număr foarte mic de supraconductori cunoscuți, debutul supraconductivității determină curgerea curenților electrici spontani. Acești curenți sunt foarte diferiți de cei dintr-un fir metalic normal: sunt încorporați în starea fundamentală a supraconductorului și, prin urmare, nu pot fi opriți. De exemplu, pe o foaie de material supraconductor, pot apărea curenți care curg în jurul marginii, așa cum se arată în figură.

Aceasta este o formă foarte rară de superconductivitate și arată întotdeauna că interacțiunea atractivă este ceva neobișnuit. Sr.2RuO4 este un material celebru în care se crede că apare acest tip de supraconductivitate. Deși temperatura de tranziție este scăzută – Sr2RuO4 superconductivitate chiar sub 1,5 Kelvin – motivul De ce acel supraconductor este complet necunoscut. Explicarea supraconductivității în acest material a devenit un test cheie al înțelegerii fizicienilor a supraconductivității în general. Teoretic, este foarte dificil să obții curenți spontani în Sr.2RuO4 de la modelele standard de supraconductivitate și, dacă sunt confirmate, atunci poate fi necesar un nou model pentru superconductivitate – o forță atractivă care nu este văzută în alte materiale.

Curenți supraconductori spontan în Sr2RuO4

Stânga: schemă a curenților electrici spontani cauzată de supraconductivitate în Sr2RuO4. Dreapta: structura cristalină Sr2RuO4. Credit: © MPI CPfS

Modul în care acești curenți electrici sunt detectați este subtil. Particulele subatomice cunoscute sub numele de muoni sunt introduse în probă. Rotația fiecărui muon precedată de orice câmp magnetic care există la punctul de oprire a muonului. De fapt, muonii acționează ca detectoare de câmp magnetic sensibil care pot fi plasate în probă. Din astfel de experimente de implantare a muonului s-a descoperit că câmpurile magnetice spontane apar atunci când Sr.2RuO4 devine supraconductor, indicând faptul că există curenți electrici spontani.

Cu toate acestea, deoarece semnalul este subtil, cercetătorii au întrebat dacă este adevărat. Debutul supraconductivității este o schimbare majoră a proprietăților electronice ale unui material și poate că acest semnal extra subtil a apărut deoarece aparatul de măsurare nu a fost reglat corect.

În această lucrare, cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Fizică Chimică a Solidelor, Universitatea Tehnică din Dresda și Institutul Paul Scherrer (Elveția) au arătat că atunci când se aplică presiune uniaxială Sr.2RuO4, curenții spontani încep la o temperatură mai mică decât superconductivitatea. Cu alte cuvinte, tranziția este împărțită în două: mai întâi supraconductivitate, apoi curenți spontani. Această diviziune nu este demonstrată în mod clar în niciun alt material și este importantă, deoarece arată în mod concludent că a doua tranziție este reală. Curenții spontani trebuie explicați științific, nu ca rezultat al măsurării imperfecte. Acest lucru poate necesita o rescriere majoră a sentimentului nostru de supraconductivitate.

Referință: „Întreruperi ale supraconductivității și schimbarea simetriei timp de rupere în Sr.2RuO4 sub stres ”de Vadim Grinenko, Shreenanda Ghosh, Rajib Sarkar, Jean-Christophe Orain, Artem Nikitin, Matthias Elender, Debarchan Das, Zurab Guguchia, Felix Brückner, Mark E. Barber, Joonbum Park, Naoki Kikugawa, Dmitry A. Sokolov, Jake S. Bobowski, Takuto Miyoshi, Yoshiteru Maeno, Andrew P. Mackenzie, Hubertus Luetkens, Clifford W. Hicks și Hans-Henning Klauss, 4 martie 2021, Fizica naturii.
DOI: 10.1038 / s41567-021-01182-7

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.