Forskare i Frankrike och Japan har visat en teoretisk typ av okonventionell supraledning i ett uranbaserat material, enligt en studie publicerad i tidskriften Fysiska granskningsbrev .

Genom att använda mycket högt tryck och ett magnetfält, teamet visade att det uranbaserade materialet UBe13 uppvisar triplett supraledning. Detta är ett fenomen där elektroner bildar par i ett parallellt spinntillstånd. I konventionella supraledande material, elektroner från motsatta snurr parar ihop, effektivt avbryter varandras snurr.

"Tills nu, det har funnits väldigt få tydliga exempel på triplettsupraledning, även om ett antal superledare har upptäckts i olika metallsystem under det senaste århundradet, "säger Tohoku-universitetets materialvetare Yusei Shimizu." Våra tryckexperiment vid låga temperaturer har gett starka bevis för superledning av snurr-tripletter i UBe13. "

Material som blir supraledande, ofta vid låga temperaturer, låta elektricitet passera genom dem med praktiskt taget inget motstånd, minimera energiförlust i processen. Detta fenomen, upptäcktes ursprungligen i vissa rena metaller, har hittats i en fantastisk mängd olika system. Bland dessa, UBe13 var en av de tidigaste upptäckta "tung-fermion" superledarna. Elektronerna i tunga fermionmetalliska föreningar verkar vara 1, 000 gånger mer massiv än elektroner i vanliga metaller.

Med den nya insikten, forskare kan nu förklara vad som händer i det gåtfulla uranmaterialet UBe13 i atomskala och hur det fungerar som en snurr-triplett supraledare i magnetfält.

Ett team från Université Grenoble Alpes i Frankrike och Tohoku University i Japan mätte supraledning av UBe13 under varierande höga tryck vid mycket låga temperaturer (figurer). De fann att det superledande tillståndet i detta material framgångsrikt förklaras av en teoretisk modell där elektroner bildar så kallade Cooper-par med parallella snurr.

Detta händer som ett 'okonventionellt supraledande marktillstånd' vid omgivande och högt tryck upp till sex gigapascal. För jämförelse, diamanter smälter med en högenergilaser vid ett tryck på 1,5 gigapascal. Detta märkliga supraledande tillstånd förklarar framgångsrikt den mycket förbryllande naturen hos uranbaserade triplettsupraledare under höga magnetfält.

För närvarande, supraledare kräver mycket låga temperaturer för bästa prestanda, så de används främst i magnetiska resonansavbildningsmaskiner och partikelacceleratorer. Att förstå hur olika material leder elektricitet i atomskala kan leda till ett bredare användningsområde.

Förutom att demonstrera triplettsuperledning, forskarna noterar att UBe13 kan hjälpa till att svara på mer allmänna frågor. Till exempel, yt excitationerna av UBe13 kan vara lämpliga för fysiker att observera teoretiska partiklar som kallas Majorana fermioner, en exotisk typ av sammansatt partikel som är sin egen antipartikel och som kan revolutionera kvantberäkningen i framtiden.