ابررسانای غیر متعارف حتی عجیب‌تر از حد انتظار است

فیزیکدانان ماده متراکم می دانستند که CeRh₂As₂ یک ابررسانا غیر متعارف بود، اما تا زمانی که یک تیم بین‌المللی از محققان نگاه دقیق‌تری به نحوه رفتار آن در میدان‌های مغناطیسی بالا انداختند، آن‌ها از غیرمتعارف بودن آن قدردانی نکردند. طبق آخرین یافته های محققان در موسسه ماکس پلانک برای فیزیک شیمیایی جامدات (MPI CPfS) در درسدن، آلمان و همکارانش CeRh₂As₂ یکی از معدود موادی است که دارای یک حالت ابررسانا با برابری فرد است - یعنی در برابر میدان های مغناطیسی اعمال شده در جهات خاص پایدار است.

 ابررسانایی معمولا به دو صورت وجود دارد. اولین مورد به راحتی با حضور میدان مغناطیسی از بین می رود و گفته می شود که برابری یکنواخت دارد - یعنی تابع موج حالت ابررسانا نسبت به یک نقطه وارونگی متقارن است. دومی در میدان های مغناطیسی اعمال شده در جهات خاص پایدار است و برابری فرد دارد - یعنی تابع موج آن نامتقارن است.

رهبر مطالعه توضیح می‌دهد که در موادی با ابررسانایی برابری فرد، میدان بحرانی که در آن ابررسانایی ناپدید می‌شود، باید وابستگی زاویه‌ای مشخصی از خود نشان دهد. النا هاسینجر. با این حال، ابررسانایی با برابری فرد نادر است و فقط چند ماده (از جمله UPt₃ و ابررساناهای فرومغناطیسی UCoGe، URhGe، UGe₂ و UTe₂) شناخته شده است که آن را دارند - و هیچ یک از آنها وابستگی زاویه مورد انتظار را نشان نمی دهند.

حالات میدان کم و زیاد

CeRh₂As₂ یک ترکیب فرمیونی به اصطلاح سنگین است که اخیراً دو حالت ابررسانا از خود نشان می‌دهد: یک حالت میدان کم و دیگری با میدان بالاتر که زمانی ظاهر می‌شود که میدان مغناطیسی 4 T در امتداد جهت خاصی از ساختار کریستالی ماده اعمال شود. محور c). هاسینگر و همکارانش در کار خود نشان دادند که وابستگی زاویه در CeRh₂As₂ دقیقاً همان چیزی است که از حالت برابری فرد انتظار می رود.

آنها این نتیجه را با اندازه گیری حساسیت مغناطیسی AC ماده، گشتاور مغناطیسی و گرمای ویژه به عنوان تابعی از دما، میدان مغناطیسی اعمال شده و جهات مختلف میدان مغناطیسی با توجه به محورهای کریستالی به دست آوردند. در این آزمایش‌ها، دمای بسیار پایین زیر ۱ K و میدان‌های مغناطیسی بالا تا ۳۶ T مورد نیاز بود.

هاسینجر می‌گوید: «ما نمودارهای فاز حاصل را با مدلی از همکاران بین‌المللی خود مقایسه کردیم که شامل حالت‌های ابررسانا زوج و همچنین برابری فرد است». دنیای فیزیک. مدلی که ما استفاده کردیم ساده و در عین حال قدرتمند است، زیرا مبتنی بر تقارن کریستال است و بر تعداد بسیار محدودی از پارامترها متکی است. می تواند نتایج تجربی ما را تقریباً بی نقص بازتولید کند.

"محققان برای مدت طولانی به دنبال ابررسانایی با برابری عجیب و غریب و CeRh بوده اند.₂As₂ او می افزاید: به ما اجازه می دهد تا خواص این نوع ابررسانایی را بررسی کنیم - یعنی مکانیسم های جفت شدن الکترون در حال بازی [که] مسئول چگونگی تکامل ابررسانایی هستند. این ماده همچنین برای درک بیشتر فعل و انفعالات ابررسانایی با سایر حالت‌های مرتبی که قبلاً مشاهده شده‌اند مهم است - برای مثال، حالت موج چگالی چهار قطبی و حالت ضد فرومغناطیسی که در دمایی مشابه ابررسانایی ظاهر می‌شوند.»

جزئیات کامل تحقیق در گزارش شده است PRX.