Nel mondo della superconduttività, dove i materiali mostrano una resistenza elettrica pari a zero ed espellono i campi magnetici, comprendere l’interazione tra superconduttività e magnetismo è fondamentale. CeCoIn5, un composto fatto di cerio, cobalto e indio, ha recentemente svelato nuove informazioni su questa intricata relazione.

Di solito, superconduttori e magneti non vanno d'accordo. I superconduttori odiano i campi magnetici e i magneti interrompono la delicata danza quantistica degli elettroni che dà origine alla superconduttività. Ma CeCoIn5 sfida le aspettative. È un superconduttore, ma ospita anche momenti magnetici nel suo reticolo atomico.

I momenti magnetici in CeCoIn5 non sono statici. Invece, ballano, creando un mare di magnetismo fluttuante. Queste fluttuazioni magnetiche, invece di interrompere la superconduttività, sembrano potenziarla. La cupola superconduttiva di CeCoIn5 – l’intervallo di temperature e campi magnetici in cui si verifica la superconduttività – è insolitamente grande e si estende molto oltre le previsioni teoriche basate sulle teorie convenzionali.

I ricercatori ritengono che la chiave per comprendere questo comportamento insolito risieda nell’interazione tra gli elettroni di conduzione che trasportano la supercorrente e gli elettroni 4f localizzati che danno origine ai momenti magnetici. Questi due tipi di elettroni interagiscono tramite un sottile effetto quantistico chiamato interazione Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY).

L'interazione RKKY è un'interazione magnetica a lungo raggio mediata dagli elettroni di conduzione. In CeCoIn5, l'interazione RKKY porta alla formazione di "punti caldi" magnetici, regioni in cui le fluttuazioni magnetiche sono particolarmente forti. Questi punti caldi agiscono come centri di nucleazione per le coppie superconduttrici, promuovendo la superconduttività.

L’interazione tra superconduttività e magnetismo in CeCoIn5 è delicata. Troppo magnetismo può sopprimere la superconduttività, mentre troppo poco magnetismo può impedire l’emergere della superconduttività. Ma quando l’equilibrio è giusto, le fluttuazioni magnetiche aumentano la superconduttività, spingendo oltre i confini di ciò che pensavamo fosse possibile.

CeCoIn5 è un materiale che continua a sorprendere e a sfidare la nostra comprensione della superconduttività. Svelandone i segreti, otteniamo preziose informazioni sulla complessa interazione tra questi due fenomeni fisici fondamentali, aprendo nuove strade per l'esplorazione e lo sviluppo di nuovi materiali superconduttori.