Физики открыли новый тип сверхпроводников

До сих пор считалось, что все сверхпроводящие материалы можно разделить по тому, какие волны зарядовой плотности проходят через них. Ученые считали, что существует только два типа этих волн, но теперь обнаружился и третий.

Волны зарядовой плотности представляют собой стоячие волны. Они появляются в некоторых кристаллах при понижении температуры из-за того, что происходит смещение ионов и электронов. Это смещение небольшое, но из-за него зарядовая плотность в кристалле начинает распределяться по-разному и образуется так называемая сверхструктура.

До сих пор считалось, что существует всего два типа таких волн — s и d. В новой работе, опубликованной в журнале Nature Physics, физики представили доказательства существования и третьего типа — g-волн. Что интересно, авторы новой работы изучали соединение Sr₂RuO₄, чтобы обнаружить в нем теоретические p-волны. Для этого физики использовали резонансную ультразвуковую спектроскопию высокого разрешения.

При исследовании материала с помощью этого метода ученые столкнулись с проблемой — охладить материал до необходимой температуры в один кельвин (-272,16°C) с помощью существующего аппарата оказалось невозможно. Тогда ученые усовершенствовали установку и смогли решить эту проблему. Физики охладили материал до температур, близких к абсолютному нулю и начали измерять в нем скорость звука.

В результате оказалось, что Sr₂RuO₄ является двухкомпонентным сверхпроводником. Это значит, что электроны в нем соединяются настолько сложно, что этот процесс нельзя описать с помощью принятых концепций s и d-волн. Ученые показали, что материал принадлежит к новому типу сверхпроводников, внутри которых движутся g-волны зарядовой плотности. Теперь исследователи могут использовать эту методику для изучения других материалов, чтобы понять, являются ли они потенциальными кандидатами на звание p-волнового сверхпроводника.