Descoperire fără precedent: un superconductor de tip I care încalcă simetria de inversare temporală
Cercetătorii au identificat primul superconductor de tip I despre care există dovezi că încalcă simetria de inversare temporală, un fenomen considerat până acum caracteristic exclusiv superconductorilor neconvenționali de tip II. Rezultatele au fost publicate în revista Physical Review Letters.
Superconductorii sunt materiale care conduc electricitatea fără rezistență și expulzează câmpurile magnetice atunci când sunt răciți la temperaturi ultraridicate. Simetria de inversare temporală este principiul conform căruia un sistem fizic se comportă la fel indiferent dacă timpul curge înainte sau înapoi. Atunci când această simetrie este încălcată, materialul generează spontan câmpuri magnetice interne minuscule în momentul intrării în starea superconductoare.
Până recent, toți superconductorii cunoscuți care prezentau acest comportament erau materiale de tip II. Echipa condusă de Anshu Kataria, de la Institutul Indian de Educație și Cercetare Științifică din Bhopal, a crescut cristale unice de YbSb₂, un material cu o structură atomică întâlnită atât la superconductorii convenționali, cât și la cei neconvenționali.
Cercetătorii au confirmat că YbSb₂ este un superconductor de tip I verificând modul în care reacționează la câmpurile magnetice. Spre deosebire de superconductorii de tip II, care permit câmpurilor magnetice să pătrundă în interior, materialele de tip I le expulzează complet. Pentru a observa comportamentul YbSb₂, cristalele au fost răcite aproape de zero absolut, iar în material au fost implantati muoni — particule subatomice care acționează ca sonde foarte sensibile ale câmpurilor magnetice minuscule.
Pe măsură ce materialul se răcea și intra în starea superconductoare, au apărut câmpuri magnetice interne spontane. Aceasta a constituit dovada că acest superconductor de tip I încalcă simetria de inversare temporală. Dacă simetria ar fi fost păstrată, aceste câmpuri magnetice nu ar fi apărut spontan.
„Raportăm aici dovezi ale încălcării simetriei de inversare temporală în superconductorul de tip I YbSb₂”, au scris autorii studiului.
Cercetătorii propun că aceste câmpuri magnetice spontane provin dintr-o fază superconductoare neconvențională cunoscută sub numele de stare tripletă neunitară intern antisimetrică (INT). „Calculele bazate pe un model efectiv de joasă energie sugerează în continuare că această stare INT ar putea găzdui moduri de suprafață Majorana fără bandă de energie interzisă, indicând posibilitatea superconductivității topologice în YbSb₂”, au adăugat autorii.
Posibilitatea superconductivității topologice într-un material de tip I deschide noi direcții pentru fizica fundamentală. Sugerează că stări cuantice exotice ar putea apărea într-un tip de superconductor despre care se credea anterior că păstrează simetria de inversare temporală.
