Recent research has unveiled a remarkable phenomenon in superconductivity, particularly within a compound known as urano diteluridas (UTe₂). Scientists discovered that this material exhibits superconductivity in conditions that typically suppress such behavior, specifically under extremely strong magnetic fields. This unusual characteristic has led to the emergence of what researchers are calling the “Lazarus phase,” where superconductivity seemingly dies and is then resurrected at even greater field strengths.
Neįprastas superlaidumo reiškinys
UTe₂, iki šiol žinomas dėl savo unikalių savybių, pasirodė esąs stebėtinai atsparus magnetiniams laukams. Įprastai, kai magnetinis laukas viršija tam tikrą slenkstį, superlaidumas nutrūksta. Tačiau šis junginys sugeba išlikti superlaidus net ir esant laukams, kurie yra šimtus kartų stipresni nei įprasta. Mokslininkai, įskaitant fizikos specialistą Andriy Nevidomskyy iš Raiso universiteto, pažymėjo, kad esant pakankamai stipriems laukams, superlaidumas ne tik išnyksta, bet vėliau vėl atsiranda, kas prilygina stebuklui.
Fizikos bendruomenės reakcija
Šis neįprastas reiškinys, pirmą kartą pastebėtas Merilando universiteto ir Nacionalinio standartų ir technologijų instituto komandų, greitai pritraukė fizikos bendruomenės dėmesį. Eksperimentai parodė, kad UTe₂ praranda superlaidumą esant 10 Tesla, tačiau jis stebėtinai grįžta esant virš 40 Tesla. Šis fazių pasikeitimas buvo pavadintas „Lazarus faze“, remiantis krikščionišku mitologiniu atvaizdu, kurioje Lazarius, po mirties, buvo atgaivintas.
Superlaidumo halo formavimasis
Pasak mokslininkų, šis superlaidumo atgimimas labai priklauso nuo kampo tarp magnetinio lauko ir medžiagos kristalinės struktūros. Tyrimų komanda, dirbanti su Nevidomskyy, sudarė žemėlapį, kaip stiprus magnetinis laukas keičia superlaidumo savybes. Jie nustatė, kad superlaidumo zona formuoja toroidinę, arba spurgos formos, struktūrą aplink tam tikrą ašį kristale.
„Mūsų matavimai atskleidė trimatį superlaidumo halo, kuris apgaubia kietą b-ašį kristalo struktūroje“, – teigė Sylvia Lewin iš NIST.
Teorinis modelis ir jo privalumai
Norėdamas paaiškinti stebėjimus, Nevidomskyy sukūrė teorinį modelį, kuris galėtų paaiškinti šiuos reiškinius, nesiremdamas neaiškiais mikroskopiniais aspektais. Modelis sutelktas į bendrą elgseną, o ne į tikslius mechanizmus, kurie sukelia elektronų poravimąsi į Cooper poras. Rezultatai iš esmės atitiko eksperimentinius duomenis, ypač kalbant apie neįprastą superlaidumo elgseną, reaguojant į magnetinio lauko kryptį.
Magnetizmo ir superlaidumo sąveika
Tyrimo metu taip pat buvo atskleista, kad Cooper poros šiame medžiagų sudėtyje elgiasi taip, lyg neštų kampinį momentą, panašiai kaip besisukantis objektas. Tuo metu, kai magnetinis laukas taikomas, jis sąveikauja su šiuo judėjimu, sukeldamas kryptinį efektą, kuris ir sukuria stebimą halo modelį. Tai padeda paaiškinti, kaip magnetizmas ir superlaidumas gali egzistuoti kartu medžiagose, turinčiose stiprias kryptines savybes, tokias kaip UTe₂.
Tyrimų komanda ir finansavimas
Tyrime dalyvavo mokslininkai iš įvairių institucijų, įskaitant NIST ir Merilando universitetą. Tyrimas buvo finansuojamas JAV Energetikos departamento ir Nacionalinės mokslo fondo.
