Gli scienziati scoprono un nuovo tipo di superconduttore
Un gruppo scientifico americano ha studiato il reticolo cristallino del rutenato di stronzio (il materiale più promettente per quantum computer) e si è scoperto che le onde si propagano attraverso il materiale in un modo estremamente insolito, il che indica un tipo completamente nuovo di superconduttori.
Si tratta di questa scoperta unica che voglio raccontarvi oggi.
Tipi esistenti di superconduttori
Come sapete, gli elettroni nei superconduttori si muovono nelle cosiddette coppie di Cooper. È questa simbiosi che conferisce al materiale proprietà uniche, una delle quali è la completa assenza di resistenza elettrica.
Quindi i materiali superconduttori sono stati divisi (la divisione dipende dal tipo di onde che li attraversano) in due tipi:
- onda s. In tali superconduttori (mercurio, stagno, piombo) in una coppia di Cooper, gli elettroni hanno spin diretti in modo opposto e gli elettroni sono statici rispetto al centro di massa comune. In altre parole, il momento angolare orbitale delle coppie è zero.
- d - onda. Questi sono superconduttori ad alta temperatura (HTSC), in tali materiali gli elettroni accoppiati hanno spin opposti, ma ruotano anche attorno al centro di massa risultante. Inoltre, per tali conduttori, il momento orbitale delle coppie di Cooper è pari a due.
Ma si è scoperto che esiste ancora almeno un tipo di superconduttore.
Scoperta di un nuovo tipo di superconduttore
Nel 1994 fu scoperto un composto unico: rutenato di stronzio Sr2RuO4. Il materiale era insolito in quanto la sua struttura interna sembrava quella degli HTSC classici, ma la componente ondulatoria era fondamentalmente diversa.
A quel tempo, questo materiale era attribuito al cosiddetto tipo di superconduttore di transizione, correlato al tipo di onda p. A causa del fatto che in questo materiale in una coppia di Cooper, gli elettroni ruotano in una direzione e la coppia di elettroni ha un momento angolare uguale all'unità.
Questa scoperta unica ha potenzialmente garantito una svolta nella creazione di computer quantistici. Dal momento che ha permesso la formazione di fermioni di Majorana (particelle insolite, che rappresentano contemporaneamente le proprie antiparticelle).
Questo è il motivo per cui per molti anni il materiale è stato attivamente studiato, poiché gli scienziati stavano cercando la conferma dell'ipotesi di superconduttività dell'onda p del materiale.
La scoperta pratica si è rivelata più interessante di quella teorica
In un altro tentativo di trovare la conferma della teoria, un gruppo di scienziati americani della Cornell University (USA) ha condotto un altro esperimento per studiare il rutenato di stronzio.
Quindi il cristallo del materiale è stato studiato utilizzando la spettroscopia ultrasonica risonante della massima risoluzione.
A tale scopo, il materiale è stato raffreddato a una temperatura estrema di 1,4 Kelvin. E poi le onde sonore sono passate attraverso il cristallo. E in questo momento sono state misurate le costanti elastiche.
Quindi, i risultati ottenuti hanno semplicemente stupito gli scienziati. Si scopre che il rutenato di stronzio è un tipo completamente nuovo di superconduttore. Come si è scoperto, gli elettroni nella coppia di Cooper hanno una connessione così complessa che non si adatta alla descrizione con le onde so d.
L'unica cosa che siamo riusciti a scoprire esattamente è che il momento angolare è uguale a quattro, il che significa che il nuovo superconduttore appartiene all'onda g. Nessuno degli scienziati ha nemmeno ipotizzato che tali superconduttori potessero esistere in linea di principio.
I risultati dell'esperimento sono sorprendenti e gli scienziati intendono testare altri materiali promettenti che erano stati precedentemente classificati nel gruppo di tipo p nello stesso modo. Aspetteremo i risultati di nuovi esperimenti.
E gli scienziati hanno condiviso i risultati di questo esperimento nelle pagine della rivista Nature Physics.
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