Un diagrama de fase de UPt3 que indica las tres fases de vórtice (A, B, y C) para H II c. Crédito:Avers et al.
Los superconductores quirales son materiales superconductores no convencionales con propiedades topológicas distintivas, en el que se rompe la simetría de inversión del tiempo. Dos de los primeros materiales en ser identificados como superconductores quirales son UPt 3 y Sr 2 RuO 4 . Hasta aquí, La evidencia experimental de la simetría de inversión del tiempo rota en estos dos materiales se basó principalmente en mediciones de superficie recolectadas en un campo magnético igual a cero.
Investigadores de la Universidad de Notre Dame y la Universidad Northwestern, sin embargo, recientemente se propuso recopilar nueva evidencia de la superconductividad quiral del material UPt 3 , yendo más allá de las mediciones de superficie en condiciones con un campo magnético cero. Su papel publicado en Física de la naturaleza , contiene los resultados de mediciones verdaderamente masivas de UPt 3 con un campo magnético aplicado, que proporcionan evidencia directa de simetría de inversión de tiempo rota en el material.
"Las mediciones que recopilamos son la conclusión de una colaboración a largo plazo de una década entre William Halperin en la Universidad Northwestern y yo, impulsado por estudiantes graduados anteriores (William Gannon) y actuales (Keenan Avers), "Morten Eskildsen, uno de los investigadores que realizó el estudio, dicho Física de la naturaleza . "Son especialmente oportunas dado que las recientes mediciones de conductividad térmica y 17O Knight shift ponen en duda la determinación anterior de emparejamiento de paridad impar en Sr 2 RuO 4 . "
Comparado con Sr 2 RuO 4 , paridad impar F -El emparejamiento de ondas está bien establecido en UPt 3 . Mientras que en UPt 3 Se predice que la fase B será un estado fundamental quiral, ha llegado la evidencia de BTRS, como se ha mencionado más arriba, a partir de mediciones de sonda de superficie con campo magnético aplicado cero.
Patrones de difracción de retícula de vórtice (VL). Crédito:Avers et al.
En sus experimentos, Eskildsen y sus colegas recopilaron mediciones masivas de UPt 3 utilizando dispersión de neutrones de ángulo pequeño (SANS), técnica que permite la caracterización de estructuras materiales a escala mesoscópica. El protocolo de medición específico que utilizaron, lo que implica una comparación entre la reducción de campo y las mediciones de inversión de campo, fue ideado por James Sauls en la Universidad Northwestern, quien fue coautor del artículo.
Los vórtices introducidos en materiales superconductores mediante la aplicación de un campo magnético pueden servir como sondas sensibles del estado superconductor en el material huésped. En su estudio, Eskildsen y sus colegas utilizaron vórtices para probar el estado superconductor en UPt ultralimpio 3 cristales específicamente mediante la aplicación de estudios SANS de la red de vórtice del material.
"Los vórtices permiten realizar mediciones en función de la intensidad del campo magnético y las propiedades superconductoras del volumen de la sonda, a diferencia de las propiedades de la superficie, ", Dijo Eskildsen." Nuestras mediciones se recopilaron en dos de las principales instalaciones de dispersión de neutrones:el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee (EE.UU.) y el Institut Laue Langevin en Grenoble (Francia). "Las mediciones fueron posibles gracias a un esfuerzo a largo plazo de la Universidad Northwestern para producir cristales únicos de UPt 3 con una alta calidad sin precedentes ".
Gráfico que muestra la dependencia del campo de la configuración de vórtice-red (VL). Crédito:Avers et al.
El reciente estudio de Eskildsen y sus colegas ofrece la primera evidencia directa de BTRS en el material UPt 3 basado en mediciones a granel, demostrando en última instancia un grado interno de libertad en su superconductividad (es decir, la capacidad de obtener diferentes divisiones de celosía de vórtices dependiendo de la historia del campo). Además de confirmar el BTRS de UPt 3 , Estos hallazgos podrían alentar a otros equipos de investigación a utilizar técnicas de medición similares para estudiar otros superconductores no convencionales.
"Actualmente no tenemos más planes para este material, pero el tipo de protocolos de medición podría usarse en estudios de dispersión de neutrones de ángulo pequeño de otros superconductores que podrían romper la simetría de inversión del tiempo, ", Dijo Eskildsen.
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