Вчені вперше побачили, як надпровідник порушує симетрію часу

Надпровідники й без того здаються майже магічними: за наднизьких температур вони втрачають електричний опір і починають витісняти магнітне поле. Але матеріал YbSb₂, схоже, здатен на дещо ще дивніше.

Дослідники з Індійського інституту наукової освіти та досліджень у Бхопалі виявили ознаки того, що цей надпровідник самовільно порушує симетрію часу. Ба більше, всередині матеріалу виникає крихітне магнітне поле саме в момент переходу до надпровідного стану.

Магнітне поле, якого там не мало бути

YbSb₂ стає надпровідником приблизно за температури 0,95 кельвіна — це лише трохи вище абсолютного нуля. Вчені спочатку підтвердили, що матеріал належить до рідкісного надпровідників I типу. Але справжній сюрприз виявився під час експериментів із мюонами — частинками, чиї спіни можна використовувати як надзвичайно чутливі датчики слабких магнітних полів.

Коли YbSb₂ переходив у надпровідний стан, прилади зафіксували новий сигнал. Дослідники оцінили внутрішнє магнітне поле приблизно у 0,44 гауса. Саме цей ефект і став головною підказкою.

Фізична система з симетрією часу повинна поводитися однаково, якщо умовно «перевернути» напрямок часу. Порушення такої симетрії у надпровідниках уже спостерігали, але раніше подібні випадки стосувалися надпровідників II типу. Тепер YbSb₂ може стати першим відомим прикладом надпровідника I типу з такою властивістю.

І це може бути лише початок

Дослідники припускають, що незвичайна поведінка YbSb₂ пов’язана з екзотичним типом спарювання електронів. Розрахунки також вказують на можливі топологічні властивості матеріалу.

Особливо цікаво те, що теорія допускає існування на його поверхні мод Майорани — екзотичних квантових станів, які давно привертають увагу дослідників квантових технологій.

Але тут важливо не поспішати: мод Майорани в YbSb₂ поки що ніхто не виявив. Це лише теоретичний прогноз, який ще потрібно перевірити.

Наступним кроком стануть нові експерименти з мюонами, спектроскопією та сканувальною тунельною мікроскопією. Якщо результати підтвердяться, YbSb₂ може стати незвичайним майданчиком для вивчення нових квантових станів матерії. Дослідження опубліковане в Physical Review Letters.