Forskare förstår inte hur vissa material blir supraledande vid relativt höga temperaturer. Leiden-fysiker har nu hittat ett överraskande samband med svarta hjälphål. Det gör det möjligt för forskare att tillämpa kunskap om svarta hål till mysteriet med högtemperatursupraledning. Den nya studien publiceras i Naturfysik .

supraledning, upptäcktes i Leiden 1911, utnyttjas för många moderna applikationer, såsom MRI-skannrar och partikelacceleratorer. Dessa är baserade på fenomenet att elektriska strömmar flyter utan motstånd vid temperaturer nära absolut noll. Tyvärr, kontinuerlig kylning kräver mycket energi, så fysiker över hela världen letar efter ett sätt att göra supraledande material som fungerar vid högre temperaturer.

Alla relativt högtemperatursupraledare som nu är kända är baserade på så kallade Mott-isolatorer. Dessa bildas när elektroner fastnar i sina kristallgitternoder, exakt en per nod. De förvandlas till supraledare efter att extra elektroner har injicerats. Forskare förstår inte varför detta händer på en grundläggande nivå. Att veta detta kan göra det möjligt för ännu högre temperatursupraledare som är billigare att hålla tillräckligt svala.

När supraledaren bildas, olikheten mellan antalet elektroner och antalet tillgängliga noder inom kristallgittret orsakar ett randigt mönster, ungefär som de rörliga Moiré-mönstren som ses på TV när en gammaldags datorskärm filmas. Men varför? Detta är en nyckelfråga för att förstå Mott-isolatorer.

Fysiker letar efter svaret i en oväntad riktning - de antar att de tvivelaktiga elektronerna i högtemperatursupraledare beter sig på något sätt som svarta hjälphål. Leiden fysiker Alexander Krikun, Koenraad Schalm och Jan Zaanen tillsammans med Tomas Andrade från universitetet i Barcelona har nu hittat samma randiga mönster i en liknande diskrepans mellan extra "vågiga" svarta hål och ett kristallgitter. Detta bekräftar hypotesen och innebär att kunskap om svarta hål kan tillämpas för att bättre förstå högtemperatursupraledning.