Investigadores en Francia y Japón han demostrado un tipo teórico de superconductividad no convencional en un material a base de uranio, según un estudio publicado en la revista Cartas de revisión física .

Al utilizar una presión muy alta y un campo magnético, el equipo demostró que el material a base de uranio UBe13 exhibe superconductividad triplete. Este es un fenómeno en el que los electrones forman pares en un estado de espín paralelo. En materiales superconductores convencionales, los electrones de espines opuestos se emparejan, anulando efectivamente los giros de los demás.

"Hasta ahora, Ha habido muy pocos ejemplos claros de superconductividad triplete, a pesar de que se han descubierto varios superconductores en varios sistemas metálicos en el siglo pasado, ", dice el científico de materiales de la Universidad de Tohoku, Yusei Shimizu." Nuestros experimentos de presión a bajas temperaturas han proporcionado pruebas sólidas de la superconductividad de tripletes de espín en UBe13 ".

Materiales que se vuelven superconductores, a menudo a bajas temperaturas, permitir que la electricidad pase a través de ellos prácticamente sin resistencia, minimizando la pérdida de energía en el proceso. Este fenómeno, descubierto inicialmente en algunos metales puros, se ha encontrado en una asombrosa variedad de sistemas diferentes. Entre estos, UBe13 fue uno de los primeros superconductores de 'fermiones pesados' descubiertos. Los electrones en los compuestos metálicos de fermiones pesados ​​parecen ser 1, 000 veces más masivo que los electrones en metales ordinarios.

Con la nueva perspectiva, Los científicos ahora pueden explicar qué sucede en el enigmático material de uranio UBe13 a escala atómica y cómo actúa como un superconductor de triplete de espines en los campos magnéticos.

Un equipo de la Universidad de Grenoble Alpes en Francia y la Universidad de Tohoku en Japón midió la superconductividad de UBe13 bajo diferentes presiones altas a muy bajas temperaturas (Figuras). Descubrieron que el estado superconductor en este material se explica con éxito mediante un modelo teórico en el que los electrones forman los llamados pares de Cooper con espines paralelos.

Esto sucede como un 'estado fundamental superconductor no convencional' a presiones ambientales y altas de hasta seis gigapascales. Para comparacion, los diamantes se funden con un láser de alta energía a una presión de 1,5 gigapascales. Este peculiar estado superconductor explica con éxito la naturaleza desconcertante de los superconductores tripletes basados ​​en uranio bajo campos magnéticos elevados.

En la actualidad, los superconductores requieren temperaturas muy bajas para un rendimiento máximo, por lo que se utilizan principalmente en máquinas de imágenes por resonancia magnética y aceleradores de partículas. Comprender cómo varios materiales conducen la electricidad a escala atómica podría conducir a una gama más amplia de aplicaciones.

Además de demostrar la superconductividad triplete, los investigadores señalan que UBe13 podría ayudar a responder preguntas más generales. Por ejemplo, las excitaciones superficiales de UBe13 podrían ser adecuadas para que los físicos observen partículas teóricas llamadas fermiones de Majorana, un tipo exótico de partícula compuesta que es su propia antipartícula y que podría revolucionar la computación cuántica en el futuro.