這種超導性消失然後又復活
研究人員發現並解釋了一種不尋常的超導形式，這種形式只出現在非常強的磁場下。萊斯大學物理學家 Andriy Nevidomskyy 領導的工作發表在 科學 和二氯化鈾（UTe2）在強磁場條件下形成特徵超導光環。
在正常情況下，磁場會破壞超導體。即使相對溫和的場也會削弱超導性，而一旦達到臨界極限，較強的場往往會完全消除超導性。 UT2 違反了這個規則。 2019年，科學家發現超導體可以承受比典型材料承受的磁場強數百倍的磁場。
「當我第一次看到實驗數據時，我被震撼了，」萊斯先進材料研究所和萊斯量子材料中心的成員 Nevidomskyy 說。 「正如預期的那樣，超導性首先受到磁場的抑制，但隨後在更高的磁場中出現，並且僅出現在窄磁場的方向上。對於這種令人驚訝的行為，目前還沒有立即解釋。”
極端領域中的超導體“復興”
這種奇怪的行為首先由馬裡蘭大學 (UMD) 和美國國家標準與技術研究所 (NIST) 的團隊觀察到，引起了物理學界的關注。在UTe2超導性在 10 特斯拉以下消失，這已經是一個非常強的場，但意外地恢復到 40 特斯拉以上的場強。
科學家將這種復興稱為拉撒路階段。事實證明，這個相位取決於磁場和材料晶體結構之間的角度。
Nevidomskyy 與 UMD 和 NIST 的合作者合作，幫助繪製了這種高場超導性如何隨方向變化的圖譜。他們的測量表明，超導區域圍繞晶體內的某個軸形成環形或甜甜圈形狀。
該研究的合著者、NIST 的西爾維亞·萊文 (Sylvia Lewin) 表示：“我們的測量揭示了一個三維超導光環，該光環環繞著晶體的硬 b 軸。” “結果是令人驚奇和美麗的。”
建立模型來解釋光環
為了了解正在發生的事情，涅維多姆斯基創建了一個理論模型，該模型不依賴可以解釋觀察結果的不確定的微觀細節。該模型採用現象學方法，重點關注整體行為，而不是導致電子在庫柏對中配對的特定潛在機制。
結果與實驗數據一致，特別是超導性隨磁場方向變化的不尋常方式。該模型展示了取向如何在超導性是否繼續存在或恢復到 UTe 方面發揮著至關重要的作用2。
磁性和超導如何相互作用
研究表明，這種材料中的庫柏對的行為就好像它們具有角動量，很像旋轉的物體。當施加磁場時，它與這種運動相互作用，產生方向效應，從而產生觀察到的光暈圖案。
這種方法有助於解釋磁性和超導性如何在具有強方向性的材料（例如 UT）中共存。e2。
「實驗觀察結果之一是樣品磁化強度突然增加，我們稱之為變磁轉變，」該研究的合著者、NIST 的 Peter Czajka 說。 “只有當場強達到這個值時，才會出現高場超導，這取決於角度。”
科學家仍在爭論導致這種變磁轉變的原因以及它如何影響超導性。 Nevidomskyy 表示，新模型可以幫助澄清這個懸而未決的問題。
他說：“儘管這種材料中配對膠的性質仍有待了解，但庫珀對具有磁矩的知識是這項研究的關鍵結果，應該有助於指導未來的研究。”
研究團隊及支持
NIST 的 Corey Frank 和 Nicholas Butch 參與了這項研究； UMD 的 Hyeok Yoon、Yun Suk Eo、Johnpierre Paglione 和 Gicela Saucedo Salas；以及洛斯阿拉莫斯國家實驗室的 G. Timothy Noe 和 John Singleton。資金由美國能源部和國家科學基金會提供。
