00Φυσικοί του University of Illinois Urbana-Champaign εντόπισαν μια νέα μορφή υπεραγώγιμης συμπεριφοράς στο τελλουρίδιο του ουρανίου. Τα πειράματα δείχνουν ότι τα ζεύγη Cooper, οι σύνθετες μονάδες ηλεκτρονίων που ευθύνονται για την υπεραγωγιμότητα, μπορούν να οργανώνονται σε μη ομοιόμορφα μοτίβα ακόμη και όταν η κύρια υπεραγώγιμη φάση έχει εξαφανιστεί.
Cooper: Κύματα πυκνότητας ζευγών
Τα μοτίβα αυτά είναι γνωστά ως κύματα πυκνότητας ζευγών, ή PDWs. Είχαν προβλεφθεί θεωρητικά πριν από περίπου 20 χρόνια και είχαν παρατηρηθεί σε συνδυασμό με υπεραγωγιμότητα σε άλλα μέταλλα.
Η νέα έρευνα παρέχει άμεσες ενδείξεις ότι τα PDWs μπορούν να παραμένουν στην «ordinary» φάση, δηλαδή πάνω από τη θερμοκρασία όπου εξαφανίζεται η υπεραγωγιμότητα. Αυτό υποδεικνύει ότι τα ζεύγη Cooper μπορούν να σχηματίζονται πριν από την πλήρη μετάβαση στην υπεραγώγιμη κατάσταση.
Ο ρόλος των ζευγών Cooper
Η υπεραγωγιμότητα εμφανίζεται όταν ένα μέταλλο ψύχεται κάτω από μια κρίσιμη θερμοκρασία και τα ηλεκτρόνια μεταβαίνουν σε μια χαμηλής ενέργειας κβαντική κατάσταση. Σύμφωνα με τη θεωρία BCS, τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ζεύγη Cooper, τα οποία μπορούν στη συνέχεια να συμπυκνωθούν στην υπεραγώγιμη κατάσταση.
Στους συμβατικούς υπεραγωγούς τα ζεύγη κατανέμονται ομοιόμορφα. Η θεωρία των PDWs προβλέπει όμως ότι μπορούν να οργανωθούν περιοδικά στον χώρο, δημιουργώντας περιοχές με διαφορετική πυκνότητα ζευγών.
Το τελλουρίδιο του ουρανίου
Το τελλουρίδιο του ουρανίου θεωρούνταν μέχρι το 2019 ένα συνηθισμένο μέταλλο. Η ανακάλυψη υπεραγώγιμης φάσης κάτω από τους 2 kelvin οδήγησε τους ερευνητές στην υπόθεση ότι πρόκειται για έναν ασυνήθιστο υπεραγωγό με ζεύγη τριπλέτας.
Η ερευνητική ομάδα παρατήρησε επίσης κύματα πυκνότητας φορτίου, τα οποία μπορούσαν να καταστραφούν από μαγνητικά πεδία. Η συμπεριφορά αυτή ήταν ασυνήθιστη για ένα απλό CDW και οδήγησε στην υπόθεση ότι συνυπάρχει ένα PDW.
Ενδείξεις πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία
Για να ελέγξουν την υπόθεση, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υψηλότερης ποιότητας κρυστάλλους και μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας με διανυσματικό μαγνητικό πεδίο. Οι μετρήσεις έδειξαν τρόπους που μεταβάλλονταν με τη θερμοκρασία και το μαγνητικό πεδίο όπως προβλέπεται για τα PDWs.
Το σημαντικότερο εύρημα ήταν ότι ορισμένοι από αυτούς τους τρόπους παρέμεναν πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία, όταν η κύρια υπεραγώγιμη φάση είχε ήδη εξαφανιστεί. Οι ερευνητές σημειώνουν ότι τα αποτελέσματα προέρχονται από μετρήσεις στην επιφάνεια του υλικού, όμως η συνεπής συμπεριφορά ως προς τη θερμοκρασία και τα μαγνητικά πεδία αποτελεί ισχυρή ένδειξη για την παρουσία της συγκεκριμένης φάσης.
