Un diagramma di fase di UPt3 che indica le tre fasi del vortice (A, B, e C) per H II c. Credito:Avers et al.
I superconduttori chirali sono materiali superconduttori non convenzionali con proprietà topologiche distintive, in cui la simmetria di inversione temporale è rotta. Due dei primi materiali ad essere identificati come superconduttori chirali sono UPt 3 e Sr 2 RuO 4 . Finora, l'evidenza sperimentale della rottura della simmetria di inversione del tempo in entrambi questi materiali si basava principalmente su misurazioni di superficie raccolte a un campo magnetico uguale a zero.
Ricercatori dell'Università di Notre Dame e della Northwestern University, però, recentemente deciso a raccogliere nuove prove per la superconduttività chirale del materiale UPt 3 , andando oltre le misurazioni di superficie in condizioni con un campo magnetico nullo. La loro carta, pubblicato in Fisica della natura , contiene i risultati di misurazioni veramente bulk di UPt 3 con un campo magnetico applicato, che forniscono una prova diretta della rottura della simmetria di inversione temporale nel materiale.
"Le misurazioni che abbiamo raccolto sono la conclusione di una collaborazione decennale tra William Halperin della Northwestern University e me, guidato da studenti laureati precedenti (William Gannon) e attuali (Keenan Avers), "Morten Eskildsen, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, detto Fisica della natura . "Sono particolarmente tempestivi dato che le recenti misurazioni della conduttività termica e dello spostamento di 17O Knight mettono in discussione la precedente determinazione dell'accoppiamento di parità dispari in Sr. 2 RuO 4 ."
Rispetto a Sr 2 RuO 4 , disparità F -wave pairing è ben consolidato in UPt 3 . Mentre sei in UPt 3 si prevede che la fase B sia uno stato fondamentale chirale, sono arrivate le prove per BTRS, come menzionato sopra, da misure di sonde di superficie con campo magnetico applicato nullo.
Schemi di diffrazione Vortex-reticolo (VL). Credito:Avers et al
Nei loro esperimenti, Eskildsen e i suoi colleghi hanno raccolto misurazioni di massa di UPt 3 utilizzando lo scattering di neutroni a piccolo angolo (SANS), una tecnica che consente la caratterizzazione delle strutture materiali su scala mesoscopica. Il protocollo di misurazione specifico che hanno usato, che comporta un confronto tra le misure di riduzione di campo e di inversione di campo, è stato ideato da James Sauls alla Northwestern University, che ha co-autore del documento.
I vortici introdotti nei materiali superconduttori mediante l'applicazione di un campo magnetico possono fungere da sonde sensibili dello stato superconduttore nel materiale ospite. Nel loro studio, Eskildsen e i suoi colleghi hanno usato i vortici per sondare lo stato superconduttore in UPt . ultrapulito 3 cristalli, in particolare applicando studi SANS del reticolo vorticoso del materiale.
"I vortici consentono misurazioni in funzione dell'intensità del campo magnetico e delle proprietà superconduttive di massa della sonda, rispetto alle proprietà della superficie, " Ha detto Eskildsen. "Le nostre misurazioni sono state raccolte in due dei principali impianti di diffusione di neutroni:l'Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee (USA) e l'Institut Laue Langevin a Grenoble (Francia). "Le misurazioni sono state rese possibili da uno sforzo a lungo termine presso la Northwestern University per produrre singoli cristalli di UPt 3 con una qualità senza precedenti."
Grafico che mostra la dipendenza dal campo della configurazione vortice-reticolo (VL). Credito:Avers et al.
Il recente studio di Eskildsen e dei suoi colleghi offre la prima prova diretta di BTRS nel materiale UPt 3 sulla base di misurazioni di massa, dimostrando infine un grado di libertà interno nella sua superconduttività (cioè la capacità di ottenere una diversa divisione del reticolo di vortici a seconda della storia del campo). Oltre a confermare i BTRS di UPt 3 , questi risultati potrebbero incoraggiare altri gruppi di ricerca a utilizzare tecniche di misurazione simili per studiare altri superconduttori non convenzionali.
"Al momento non abbiamo ulteriori piani per questo materiale, ma il tipo di protocolli di misurazione potrebbe essere utilizzato negli studi di diffusione di neutroni a piccolo angolo di altri superconduttori che potrebbero rompere la simmetria di inversione del tempo, " ha detto Eskildsen.
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