Siêu dẫn: sóng siêu âm làm sáng tỏ các trạng thái của UTe2
· Ban biên tập BehindLines
Một vật liệu có thể chứa nhiều dạng siêu dẫn cùng lúc hay không? Một nhóm nghiên cứu do Đại học Cornell dẫn dắt đưa ra thêm bằng chứng về trường hợp uranium ditelluride, UTe2. Ngày 30 tháng 10, trường giới thiệu các thí nghiệm làm rõ điều kiện để hai trạng thái cùng tồn tại. Kết quả này củng cố một hướng nghiên cứu, nhưng không chứng minh được sự tồn tại của chất siêu dẫn tô-pô mà giới tính toán lượng tử mong đợi.
Vấn đề nằm ở giản đồ pha: một bản đồ cho biết các trạng thái của vật liệu theo nhiệt độ, áp suất và từ trường. Trong bản thảo công bố trước, các nhà nghiên cứu giải thích rằng việc một số đường biên trên bản đồ này dường như gặp nhau tại một điểm gây ra vấn đề nhiệt động lực học, vì điều đó lẽ ra không thể xảy ra. Vì vậy, các giản đồ đã công bố trước đây có vẻ không nhất quán với nhiệt động lực học.
Để nhìn rõ hơn, họ gửi các xung siêu âm vào vật liệu. Một bước nhảy đặc biệt của tốc độ âm thanh cho thấy một đường biên mới giữa các pha. Phân tích của họ làm lộ ra một điểm nơi bốn vùng gặp nhau, gọi là điểm tứ tới hạn, và vượt qua điểm đó là một trạng thái kết hợp nhiều thành phần siêu dẫn.
Hành vi này còn có một nét riêng: khi làm lạnh thêm, một trật tự siêu dẫn có thể biến mất. Nhóm nghiên cứu cho rằng nguyên nhân là sự cạnh tranh giữa hai thành phần, trong đó thành phần này đẩy thành phần kia ra. Vì vậy, làm lạnh sâu hơn không nhất thiết làm mạnh thêm mọi dạng siêu dẫn có trong vật liệu này.
Cornell cho biết các thí nghiệm diễn ra ở nhiệt độ rất thấp, từ một đến hai kelvin (khoảng −272 °C), dưới áp suất cao. Đây vẫn là nghiên cứu cơ bản: nó không mô tả một linh kiện máy tính sẵn sàng hoạt động, cũng không phải một ứng dụng ở nhiệt độ phòng. Thông cáo của trường và bản thảo công bố trước đều đến từ cùng một nhóm và nói về cùng một nghiên cứu, nên không phải hai lần tái lập độc lập. Bản thảo được gửi lên vào tháng 3 rồi sửa đổi vào tháng 7; Cornell thông báo nghiên cứu được đăng trên Nature Physics ngày 30 tháng 10.