Физики только что открыли новый тип сверхпроводника
Ученые давно предполагали, что существуют другие типы сверхпроводников, ожидающих своего открытия, и оказалось, что они были правы: новое исследование впервые выявило сверхпроводник с g-волнами, что является крупным достижением в этой области физики.
Сверхпроводники — это материалы, которые не обладают электрическим сопротивлением, поэтому электричество может проходить через них с эффективностью, близкой к 100%.
Это звучит великолепно, когда вы думаете о потенциале сверхэффективных электрических сетей, которые не теряют энергию. Но есть загвоздка. Материалы, которые могут действовать таким образом, обычно необходимо охладить до сверхнизких температур, прежде чем начнется настоящая сверхпроводимость.
Однако до сих пор почти все сверхпроводники были подтверждены как «спин-синглетные», состоящие из куперовских пар электронов, которые объединяют электрон со спином вверх с электроном со спином вниз, устраняя электрическое сопротивление материала на этом пути.
В настоящее время есть два типа сверхпроводимости, которые подходят под это описание: s-волна и d-волна.
Проще говоря, электроны в куперовских парах s-волн указывают прямо друг на друга, компенсируя угловой момент друг друга, который измеряет энергию вращения и движение.
Другое выравнивание в d-волнах создает положительный угловой момент вдоль одной оси и отрицательный вдоль второй оси, что дает ему две единицы углового момента.
Недавно открытый сверхпроводник с g-волной имеет совершенно отдельный тип углового момента, чем s-волна или d-волна, и был обнаружен с помощью резонансного ультразвукового спектроскопического анализа металлического рутената стронция.
«Этот эксперимент действительно показывает возможность появления нового типа сверхпроводника, о котором мы не подозревали», — говорит физик Брэд Рамшоу из Корнельского университета. «Это действительно открывает пространство возможностей для того, чем может быть сверхпроводник и как он может проявлять себя».
«Если мы когда-либо собираемся справиться с управлением сверхпроводниками и использовать их в технологиях с таким контролем, который мы имеем с полупроводниками, мы действительно хотим знать, как они работают, и какие разновидности существуют».
Команда на самом деле искала другой тип сверхпроводника, который пока существует только как гипотеза: сверхпроводник p-волны. Ученые считают, что это может быть «спин-триплет», в котором спаренные электроны имеют одинаковое направление спина, создавая угловой импульс равный единице — где-то между s-волной и более экзотической d-волной.
Вместо того, чтобы найти сверхпроводимость p-волны, они обнаружили совсем другой тип углового момента.
Спектроскопическое сканирование рассматривало симметрию кристалла рутената стронция, создавая новую и полностью настраиваемую установку для охлаждения материала до необходимых температур.
Это открытие — еще один шаг вперед в нашем понимании сверхпроводников. Если мы сможем масштабировать технологию и заставить ее работать при более высоких температурах, потенциальные выгоды огромны: печатные платы и электрические сети не теряют электричество в тепло при передаче энергии.
Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.
