Эти результаты были изданы в научном журнале Nature Physics.Материальный CeCoIn5 – сверхпроводимость при очень низких температурах. Как ожидалось сверхпроводимость разрушена в присутствии очень сильных магнитных полей (в случае этого материала выше 12 Tesla). Исследователи в Институте Пола Шеррера теперь продемонстрировали, что, прежде чем это происходит, новое экзотическое государство материала создано в сильных магнитных полях.
В этом государстве дополнительный антиферромагнитный заказ наблюдается в дополнение к сверхпроводимости, т.е. магнитные моменты («элементарные магниты») в материале частично указывают в одном направлении и частично в противоположном направлении регулярным способом. Аргументы симметрии приводят к заключению, что новое квантовое состояние должно быть связано с этим магнитным заказом.Два типа сверхпроводимости одновременно
Исследователи PSI исследовали свойства этого антиферромагнитного заказа и пришли к заключению, что это новое квантовое состояние соответствует второму, независимому сверхпроводящему состоянию. Сверхпроводимость происходит, когда электроны объединяются в материале в парах Купера, которые могут двинуться беспрепятственный через материал. С точки зрения пары Купера есть различные типы сверхпроводимости, которые отличаются особенно с точки зрения свойств симметрии движения пар Купера.
В материале, исследованном здесь, есть второе сверхпроводящее состояние в дополнение к уже существующему. Чтобы использовать технический жаргон, первоначально есть сверхпроводимость d-волны, к которой присоединяется в экзотическом государстве сверхпроводимость p-волны.Обнаруженный с нейтронамиАнтиферромагнитный заказ в материале был обнаружен в нейтронных экспериментах в нейтронном источнике PSI SINQ и в Инштитуте Лауэ-Лангевине в Гренобле.
В этих экспериментах нейтронный луч проходит через материал, и затем следователи наблюдают, в котором рассеяны большие количества направлений нейтронов. Это разрешает заключения о регулярных структурах в материале. В этом случае дополнительное направление появилось, в котором много нейтронов были дифрагированы в высоких магнитных полях. Это соответствовало антиферромагнитному заказу или, чтобы быть точным к волне плотности вращения.
Это означает, когда Вы двигаетесь в определенном направлении через материал, магнитные моменты сначала указывают в одном направлении, становятся больше и затем меньшими и затем указывают в противоположном направлении, становятся больше и затем меньшими снова и т.д. Если Вы тянете моменты как стрелы тогда, к их подсказкам может присоединиться линия волны.В этом материале волны плотности вращения могут только бежать в двух направлениях, которые перпендикулярны друг другу, т.е. они могут появиться в двух различных областях.
Направление, в котором шаги волны плотности вращения зависит от направления внешнего магнитного поля. Когда направление магнитного поля изменено, затем для определенного направления, ориентация волны плотности вращения также изменяется резко.
Чтобы доказать этот эффект, исследователи построили специального типового держателя, посредством которого образец мог быть наклонен очень маленькими степенями между измерениями.Квантовое состояние под контролем«Наблюдаемое поведение материала было абсолютно неожиданно и является, конечно, не чисто магнитным эффектом», объясняет Михель Кенцелман, глава исследовательской группы PSI. «Это – ясный признак, что в материале новое сверхпроводящее состояние происходит вместе с волной плотности вращения, как также ожидается от аргументов симметрии». Характерная особенность этого государства – то, что оно очень тесно связано с магнитным заказом. Это означает, что они оба становятся более сильными, когда сила внешнего магнитного поля увеличена.
Следовательно, посредством внешнего магнитного поля, можно непосредственно управлять квантовым состоянием, которое связано со сверхпроводимостью. Возможность прямого управления квантовыми состояниями может быть важна для возможных будущих квантовых компьютеров. «Даже если этот конкретный материал не будет, вероятно, использоваться из-за низких температур и сильных магнитных требуемых областей, наше шоу экспериментов, на что мог, в принципе, быть похожим этот вид контроля», добавляет Саймон Гербер, первый автор публикации.