"Bu Bir Gizem": Bu Garip Süper İletken, Aşırı Koşullar Altında Tuhaf Davranışlar Sergiliyor

Yeni bir kuantum gizemi garip süperiletken UTe ile ortaya çıkıyor2, "yeniden giriş" sergileyen süperiletkenlik”—manyetik alan güçlendikçe süperiletken durumunu kaybediyor, ancak daha yüksek alan yoğunluklarında onu yeniden kazanıyor.

Süperiletkenler elektriğin dirençsizce akmasına izin veren malzemelerdir, ancak genellikle yalnızca aşırı düşük sıcaklıklarda ve bunların araştırmaları yeni nesil elektrik üretmenin anahtarı olabilir. kuantum teknolojileri.

Bu tuhaf yeni tuhaflık süperiletkenlikAvusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (ISTA) bilim insanları tarafından keşfedilen bu verinin, yakın zamanda yayınlanan bir makalede ortaya çıktığı gibi, yeni bir yüksek alan ölçüm tekniğinin geliştirilmesi sırasında ortaya çıkarıldığı bildirildi. Doğa İletişimi.

Kuantum Süperiletken Araştırması

Kuantum araştırmalarının bazı alanları pratik uygulamanın o kadar ilerisindedir ki, yararları yıllar hatta on yıllar boyunca fark edilemeyebilir. Yine de bu gizemlerin araştırılması bilimsel keşiflere yön vermeye devam ediyor. Böyle bir durumdan biri, ISTA araştırmacılarının dikkatini çeken olağandışı kuantum malzemesidir: süper iletken uranyum ditellürid, UTe₂.

"Görünüşe göre UTe'deki her ölçüm2 bir gizemi daha ortaya çıkarıyor. Çalışmamız artık bu gizemlerin bazılarının ardındaki mekanizmaya dair kanıtlar sunuyor." ortak yazar Kimberly Modic dediISTA'da yardımcı doçent.

Manyetik alan gücü Tesla adı verilen birimlerle ölçülür; bir Tesla, kabaca küçük bir otomobili kaldırmak için gereken kuvvete eşdeğerdir. Çoğu süper iletken, güçlü manyetik alanlar altında özelliklerini kaybeder; tıpkı UTe₂'nin yaklaşık 10 Tesla'da yaptığı gibi. Bununla birlikte, 40 ila 70 Tesla arasında, reentrant süperiletkenlik olarak bilinen bir olgu olan süperiletkenlik yeniden ortaya çıkar.

Yeniden Giriş Süperiletkenliği

Çok düşük sıcaklıklarda, geleneksel süper iletkenler elektronların direnç olmadan eşleşmesine ve hareket etmesine olanak tanır. Ancak bu standart açıklama UTe₂'de gözlemlenen davranışı tam olarak açıklamamaktadır.

Modic, "Şimdiye kadar araştırmacılar, alışılmadık süperiletkenlerdeki süperiletkenliğin arkasında manyetik bir şeyin olması gerektiğini varsaydılar" diye açıkladı.

UCoGe ve URhGe gibi reentrant süperiletkenlik sergileyen diğer uranyum bazlı süper iletkenler manyetiktir ve bu fikre destek verir. Bununla birlikte, UTe₂'nin kendisi manyetik değildir ve bu alışılmadık süperiletken durumuna nasıl ulaştığı sorusunu açık bırakmaktadır. Özellikle UTe₂, uzay boşluğundan bile daha soğuk sıcaklıklarda ve yalnızca manyetik alan belirli bir yönde hizalandığında yeniden girişli süperiletkenlik sergiliyor.

"Başka alışılmadık süperiletkenler mevcut olmasına rağmen, UTe2 Modic, 'alışılmışın dışında' kelimesini neredeyse yetersiz bir ifade gibi gösteriyor" yorumunu yaptı.

Yeniden Giriş Süperiletkenliğini İnceleyin

Bu olgunun nasıl ortaya çıktığını daha iyi anlamak için araştırmacılar süperiletkenliğin yeniden ortaya çıkmasından önceki koşullara odaklandılar. Darbeli manyetik alan olanaklarını kullanarak, alan gücünü saniyenin onda biri kadar bir sürede 0'dan 60 Tesla'ya hızla yükselttiler. Bu, malzeme içindeki manyetik dalgalanmaların davranışı açıklayıp açıklayamayacağını araştırmalarına olanak sağladı.

Bu hızlı, küçük ölçekli değişiklikleri yakalamak için ISTA ekibi yeni bir yüksek alan ölçüm tekniği geliştirdi.

Doktora öğrencisi baş yazar Valeska Zambra, "Örneği aşırı manyetik alanlar altında kontrollü bir hareket ettirerek sorgulamamıza olanak tanıyan bir yöntem geliştirdik" diye açıkladı.

Zambra, "Örneği manyetik alanda manipüle etmek ve sallamak için bir tür çubuk olan bir konsolun üzerine yerleştiriyoruz" dedi. "Kristalin bakış açısından, sarsıntı, manyetik alanın yönünün zaman içinde salınıyormuş gibi görünmesini sağlıyor ve değişen alan altında mıknatıslanmanın hızlı bir şekilde kontrol edilmesine olanak tanıyor. Bu, 'enine manyetik duyarlılık' adı verilen ve bu koşullar altında kimsenin erişemediği önemli bir özelliği ölçmemize olanak tanıyor."

Ekip, araştırmalarından UTe'de büyük bir enine manyetik duyarlılık bölgesi tespit etti.2Elektronların bu kadar güçlü manyetik alanlar altında bağlanmasını sağlıyor.

Minik Ölçeklerde Çalışmak

Araştırmacılar, şu anda diğer ekipler tarafından da benimsenen yeni teknikleri sayesinde mümkün olan son derece küçük (bazıları bir kum tanesinden daha küçük) örneklerle çalışma konusunda uzmanlaşıyor.

Modic, "Kabaca insan saçı kalınlığı kadar küçük örnekleri ölçmek özellikle zordur, ancak bu tam olarak grubumuzun uzmanlaştığı şeydir" diye açıkladı. "Birçok teknik yalnızca daha büyük kristallere uygulanabilse de, ISTA'daki grubumuzda geliştirilen Valeska'nın yöntemi, mevcut tekniklerin araç kutusunun zaten çok sınırlı olduğu yüksek manyetik alanlarda da çalışabilmesi gibi ek bir avantaja sahip."

Zambra, "Bilim adamları çoğu zaman yeni bir bulgunun yararlılığını yıllar veya on yıllar sonra fark ederler" dedi. "Süper iletkenliğin bir asırdan fazla bir süre önce tesadüfen keşfedilmesi, sonunda tıbbi görüntüleme tekniği olan MRI'nın geliştirilmesine yol açtı."

Modic, "Henüz uygulamalarını hayal etmediğimiz tamamen yeni bir süperiletkenlik türüne bakıyor olabiliriz" diyor. "İleride bir işe yarayacak mı? Bilmiyorum."

Modic sözlerini şöyle sürdürdü: "Bu bir gizem ve gizemlerin peşine düşmeye değer."

Kağıt, “UTe2'de Yeniden Giriş Süperiletkenliğinin Sınırında Dev Enine Manyetik Dalgalanmalar"diye ortaya çıktı Doğa Astronomi 29 Nisan 2026'da.

Ryan Whalen The Debrief için bilim ve teknolojiyi ele alıyor. Tarih alanında yüksek lisans derecesine ve Kütüphane ve Bilgi Bilimi alanında yüksek lisans derecesine ve Veri Bilimi sertifikasına sahiptir. Kendisiyle [email protected] adresinden iletişime geçebilir ve onu Twitter'da @mdntwvlf adresinden takip edebilirsiniz.