Wissenschaftler entdecken einen neuen Supraleitertyp

Eine wissenschaftliche Gruppe aus Amerika untersuchte das Kristallgitter von Strontiumruthenat (dem vielversprechendsten Material für Quanten) Computer) und es wurde festgestellt, dass sich Wellen auf äußerst ungewöhnliche Weise durch das Material ausbreiten, was auf einen völlig neuen Typ hinweist Supraleiter.

Es geht um diese einzigartige Entdeckung, die ich Ihnen heute erzählen möchte.

Bestehende Arten von Supraleitern

Wie Sie wissen, bewegen sich Elektronen in Supraleitern in den sogenannten Cooper-Paaren. Es ist diese Symbiose, die dem Material einzigartige Eigenschaften verleiht, von denen eine das völlige Fehlen eines elektrischen Widerstands ist.

So wurden supraleitende Materialien in zwei Typen unterteilt (die Aufteilung hängt von der Art der durch sie hindurchtretenden Wellen ab):

• S-Welle. In solchen Supraleitern (Quecksilber, Zinn, Blei) in einem Cooper-Paar haben Elektronen entgegengesetzt gerichtete Spins, und Elektronen sind statisch in Bezug auf den gemeinsamen Massenschwerpunkt. Mit anderen Worten ist der Bahndrehimpuls der Paare Null.
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• d - Welle. Dies sind Hochtemperatursupraleiter (HTSC) haben in solchen Materialien gepaarte Elektronen entgegengesetzte Spins, aber sie drehen sich auch um den resultierenden Massenschwerpunkt. Darüber hinaus ist für solche Leiter das Orbitalmoment der Cooper-Paare gleich zwei.

Es stellte sich jedoch heraus, dass es immer noch mindestens einen Supraleitertyp gibt.

Entdeckung eines neuen Supraleitertyps

Bereits 1994 wurde eine einzigartige Verbindung entdeckt - Strontiumruthenat Sr2RuO4. Das Material war insofern ungewöhnlich, als seine innere Struktur der klassischer HTSCs ähnelte, die Wellenkomponente jedoch grundlegend anders war.

Zu dieser Zeit wurde dieses Material dem sogenannten Übergangstyp von Supraleitern zugeschrieben, der mit dem p-Wellentyp verwandt war. Aufgrund der Tatsache, dass in diesem Material in einem Cooper-Paar die Elektronenspins eine Richtung haben und das Elektronenpaar einen Drehimpuls gleich Eins hat.

Diese einzigartige Entdeckung garantierte möglicherweise einen Durchbruch bei der Schaffung von Quantencomputern. Da es die Bildung von Majorana-Fermionen ermöglichte (ungewöhnliche Partikel, die gleichzeitig ihre eigenen Antiteilchen darstellen).

Aus diesem Grund wird das Material seit vielen Jahren aktiv untersucht, da Wissenschaftler nach einer Bestätigung der p-Wellen-Supraleitungshypothese des Materials suchten.

Die praktische Entdeckung erwies sich als interessanter als die theoretische

In einem weiteren Versuch, eine Bestätigung der Theorie zu finden, führte eine Gruppe amerikanischer Wissenschaftler der Cornell University (USA) ein weiteres Experiment durch, um Strontiumruthenat zu untersuchen.

So wurde der Kristall des Materials mittels resonanter Ultraschallspektroskopie mit höchster Auflösung untersucht.

Zu diesem Zweck wurde das Material auf eine extreme Temperatur von 1,4 Kelvin abgekühlt. Und dann wurden Schallwellen durch den Kristall geleitet. Und zu diesem Zeitpunkt wurden die elastischen Konstanten gemessen.

Die erzielten Ergebnisse haben die Wissenschaftler einfach erstaunt. Es stellt sich heraus, dass Strontiumruthenat ein völlig neuer Supraleitertyp ist. Wie sich herausstellte, haben die Elektronen im Cooper-Paar eine so komplexe Verbindung, dass sie weder mit s- noch mit d-Wellen in die Beschreibung passen.

Das einzige, was wir genau herausfinden konnten, ist, dass der Drehimpuls gleich vier ist, was bedeutet, dass der neue Supraleiter zur g-Welle gehört. Keiner der Wissenschaftler ging davon aus, dass solche Supraleiter im Prinzip existieren könnten.

Die Ergebnisse des Experiments sind erstaunlich und die Wissenschaftler planen, andere vielversprechende Materialien zu testen, die zuvor auf die gleiche Weise als p-Typ klassifiziert wurden. Wir werden auf die Ergebnisse neuer Experimente warten.

Und die Wissenschaftler teilten die Ergebnisse dieses Experiments auf den Seiten der Zeitschrift Nature Physics.

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