Vanligtvis går inte supraledare och magneter överens. Supraledare hatar magnetfält, och magneter stör elektronernas känsliga kvantdans som ger upphov till supraledning. Men CeCoIn5 trotsar förväntningarna. Det är en supraledare, men den är också värd för magnetiska moment inom sitt atomnät.
De magnetiska momenten i CeCoIn5 är inte statiska. Istället dansar de och skapar ett hav av fluktuerande magnetism. Dessa magnetiska fluktuationer, snarare än att störa supraledning, verkar förstärka den. Den supraledande kupolen i CeCoIn5 – området för temperaturer och magnetfält där supraledning förekommer – är onormalt stor och sträcker sig mycket längre än teoretiska förutsägelser baserade på konventionella teorier.
Forskare tror att nyckeln till att förstå detta ovanliga beteende ligger i samspelet mellan ledningselektronerna som bär överströmmen och de lokaliserade 4f-elektronerna som ger upphov till de magnetiska momenten. Dessa två typer av elektroner interagerar via en subtil kvanteffekt som kallas Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interaktion.
RKKY-interaktionen är en magnetisk interaktion med lång räckvidd som förmedlas av ledningselektronerna. I CeCoIn5 leder RKKY-interaktionen till bildandet av magnetiska "hotspots", regioner där de magnetiska fluktuationerna är särskilt starka. Dessa hotspots fungerar som kärnbildningscentra för de supraledande paren, vilket främjar supraledning.
Samspelet mellan supraledning och magnetism i CeCoIn5 är känsligt. För mycket magnetism kan undertrycka supraledning, medan för lite magnetism kan förhindra att supraledning uppstår. Men när balansen är helt rätt, ökar de magnetiska fluktuationerna supraledning, och tänjer på gränserna för vad vi trodde var möjligt.
CeCoIn5 är ett material som fortsätter att överraska och utmana vår förståelse av supraledning. Genom att reda ut dess hemligheter får vi värdefulla insikter i det komplexa samspelet mellan dessa två grundläggande fysiska fenomen, vilket öppnar nya vägar för utforskning och utveckling av nya supraledande material.
