Odkryto niezwykły nadprzewodnik. Przeczy wszelkim regułom
Badacze trafili na materiał, który nie powinien tak działać. A jednak to robi.
Nadprzewodnik łamiący symetrię czasu
nadprzewodniki to materiały, które po schłodzeniu do ekstremalnie niskich temperatur przewodzą prąd bez oporu i wypychają ze swojego wnętrza pole magnetyczne. W zależności od budowy kwantowej potrafią też lewitować w polu magnetycznym. Ale to nie najbardziej niesamowita rzecz, którą potrafią.
Jednym z najbardziej fascynujących zjawisk w tej dziedzinie jest łamanie symetrii odwrócenia czasu. To zasada mówiąca, że układ fizyczny zachowuje się tak samo przy czasie płynącym do przodu i wstecz. Rzadkie, nietypowe nadprzewodniki tę symetrię łamią. Wtedy po przejściu w stan superprzewodzący samoistnie wytwarzają maleńkie wewnętrzne pola magnetyczne.
Do tej pory każdy znany materiał z tą cechą był nadprzewodnikiem typu II. Taki nadprzewodnik wpuszcza pole magnetyczne do środka. Typ I wypycha je całkowicie. Teraz w badaniu opublikowanym w czasopiśmie Physical Review Letters naukowcy opisują nadprzewodnik typu I, który również łamie symetrię odwrócenia czasu.
Zespół Anshu Kataria z Indyjskiego Instytutu Edukacji i Badań Naukowych w Bhopalu wyhodował monokryształy YbSb2, czyli związku iterbu z antymonem. Układ atomów w tym materiale występuje zarówno w zwykłych, jak i w nietypowych nadprzewodnikach. Badacze sprawdzili reakcję kryształów na pole magnetyczne i potwierdzili, że to typ I.
Potem schłodzili kryształy niemal do zera bezwzględnego i wszczepili w nie miony. To cząstki subatomowe, które działają jak bardzo czułe sondy nawet najsłabszych pól magnetycznych.
Gdy materiał przechodził w stan nadprzewodzący, pojawiły się w nim samoistne wewnętrzne pola magnetyczne. To dowód, że ten nadprzewodnik typu I złamał symetrię odwrócenia czasu. Gdyby symetria została zachowana, takie pola by się nie pojawiły. Autorzy pracy mówią to wprost.
Naukowcy sądzą, że pola te wynikają z nietypowego stanu nadprzewodzącego, w którym elektrony łączą się w pary w niezwykły sposób. Obliczenia sugerują też, że taki stan może prowadzić do nadprzewodnictwa topologicznego. To egzotyczny stan materii o niezwykłych właściwościach na powierzchni materiału.
To odkrycie sugeruje, że może istnieć więcej tego typu materiałów i skłoni do zmiany sposobu ich kategoryzacji. Być może trzeba będzie sprawdzić szerszy zakres materiałów, które wcześniej skreślono, a okażą się potencjalnymi nadprzewodnikami. Na razie na bazie tego odkrycia nie wyłoni się jeszcze żadna nowa, namacalna technologia, ale zdecydowanie powstał nowy kierunek badań.
