Supraleitung: Ultraschall beleuchtet die Zustände von UTe2
· Redaktion BehindLines
Kann ein Material mehrere Formen der Supraleitung zugleich beherbergen? Ein Team unter Leitung der Cornell University liefert neue Erkenntnisse am Beispiel von Uranditellurid, UTe2. Die Universität stellt am 30. Oktober Experimente vor, die die Bedingungen für die Koexistenz zweier Zustände präzisieren. Sie stärken eine Forschungsspur, ohne die Existenz des für das Quantencomputing erhofften topologischen Supraleiters zu belegen.
Es geht um das Phasendiagramm: eine Karte, die die Zustände des Materials je nach Temperatur, Druck und Magnetfeld angibt. In ihrem Preprint erklären die Forscher, dass ein scheinbares Zusammentreffen bestimmter Grenzen dieser Karte ein thermodynamisches Problem aufwarf, da es nicht existieren dürfte. Die früher veröffentlichten Karten erschienen ihnen daher mit der Thermodynamik unvereinbar.
Um klarer zu sehen, schickten sie Ultraschallimpulse durch das Material. Ein besonderer Sprung der Schallgeschwindigkeit offenbart eine neue Grenze zwischen den Phasen. Ihre Analyse zeigt einen Punkt, an dem vier Bereiche zusammentreffen, tetrakritisch genannt, und darüber hinaus einen Zustand, der mehrere supraleitende Komponenten verbindet.
Das Verhalten weist auch eine Besonderheit auf: Bei weiterer Abkühlung kann eine supraleitende Ordnung verschwinden. Das Team führt dies auf die Konkurrenz zwischen den beiden Komponenten zurück, bei der die eine die andere verdrängt. Stärkere Abkühlung verstärkt also nicht zwangsläufig jede in diesem Material vorhandene Form der Supraleitung.
Cornell verortet die Experimente bei sehr tiefer Temperatur, zwischen einem und zwei Kelvin (also etwa −272 °C), unter hohem Druck. Die Arbeit bleibt grundlegend: Sie beschreibt weder ein einsatzbereites Computerbauteil noch eine Anwendung bei Raumtemperatur. Die Mitteilung der Universität und der Preprint stammen vom selben Team und betreffen dieselbe Studie: Sie sind keine zwei unabhängigen Reproduktionen. Der Preprint war im März eingereicht und im Juli überarbeitet worden; Cornell kündigt seine Veröffentlichung in Nature Physics am 30. Oktober an.