ШАМПЕЙН, Иллинойс. Недавние эксперименты со сверхпроводниками иттрий-барий-медь-оксид (YBCO) позволили лучше понять особенности поведения этого нетрадиционного материала. Наиболее важным среди открытий является то, что, изучая характеристику, называемую пиком проводимости при нулевом смещении, ученые из Университета Иллинойса совместно с учеными из Северо-Западного университета обнаружили первый пример твердого сверхпроводника, демонстрирующего нарушенную симметрию обращения времени.
«Действительно горячая новость в области высокотемпературных сверхпроводников заключается в том, что пик проводимости с нулевым смещением расщепляется при низких температурах в отсутствие внешнего магнитного поля», - сказала Лаура Грин, ученый из США.профессора физики И., руководившего исследованиями. «Наш эксперимент не только еще раз доказывает, что преобладающей симметрией в сверхпроводниках YBCO является d-волновая, но также показывает, что в одном и том же материале могут сосуществовать два разных механизма спаривания или параметров порядка, создавая спонтанные токи, которые являются признаком нарушенного времени. -обратная симметрия."
Удивительный результат предлагает доказательство нового состояния материи, которое ускользало от исследователей в течение многих лет, сказал Грин. «Это первый случай, когда твердый сверхпроводник нарушает как калибровочную симметрию, так и симметрию обращения времени. Единственный другой материал, который, как доказано, нарушает обе симметрии, - это нетрадиционный сверхтекучий гелий-3, открытие которого было удостоено Нобелевской премии по физике 1996 года."
Для проведения эксперимента Грин и ее коллеги вырастили тонкие пленки YBCO методом внеосевого магнетронного распыления. Затем исследователи использовали планарную туннельную спектроскопию для измерения туннельной проводимости через различные соединения в зависимости от кристаллографической ориентации, температуры и внешнего магнитного поля.
«Наша команда экспериментаторов тесно сотрудничала с Джимом Солсом, теоретиком из Северо-Западного университета», - сказал Грин. «На самом деле, две наши статьи появились вместе в выпуске Physical Review Letters от 14 июля. То, что мы обнаружили, было именно тем, что предсказал Солс».
Согласно экспериментальным результатам, при 90 градусах Кельвина (критическая температура для YBCO) сверхпроводник имеет d-волновую симметрию, сказал Грин. «Однако при охлаждении примерно до 7 градусов Кельвина открывается второй сверхпроводящий канал, который имеет симметрию s-волны. Поскольку две симметрии сосуществуют, различия между их фазами спонтанно генерируют ток. Ток создает магнитное поле, и это что разделяет пик проводимости с нулевым смещением."
Спонтанно генерируемый ток также нарушает симметрию обращения времени, сказал Грин. «Поскольку ток течет в определенном направлении, вы можете сказать, идет ли он вперед или назад по времени».
В исследовательскую группу также входили Марк Ковингтон, Марко Априли и Эльвира Параоану из Университета И., а также Чад Миркин, Фэн Сюй и Цзюнь Чжу из Северо-Западного университета. Исследование было поддержано Национальным научным фондом через Научно-технический центр сверхпроводимости.