Izquierda:esquema de corrientes eléctricas espontáneas inducidas por superconductividad en Sr2RuO4. Derecha:estructura cristalina de Sr2RuO4. Crédito:© MPI CPfS
La superconductividad es una pérdida completa de resistencia eléctrica. Los superconductores no son simplemente metales muy buenos:representan un estado electrónico fundamentalmente diferente. En metales normales, los electrones se mueven individualmente, y chocan con defectos y vibraciones en la celosía. En superconductores, los electrones están unidos por una fuerza de atracción, lo que les permite moverse juntos de forma correlativa y evitar defectos.
En una cantidad muy pequeña de superconductores conocidos, el inicio de la superconductividad hace que fluyan corrientes eléctricas espontáneas. Estas corrientes son muy diferentes de las de un cable metálico normal:están integradas en el estado fundamental del superconductor, por lo que no se pueden apagar. Por ejemplo, en una hoja de un material superconductor, pueden aparecer corrientes que fluyen alrededor del borde, como se muestra en la figura.
Esta es una forma muy rara de superconductividad, y siempre indica que la interacción atractiva es algo inusual. Sr 2 RuO 4 es un material famoso donde se cree que ocurre este tipo de superconductividad. Aunque la temperatura de transición es baja — Sr 2 RuO 4 superconduce sólo por debajo de 1,5 Kelvin; la razón por la que se superconduce es completamente desconocida. Explicar la superconductividad en este material se ha convertido en una prueba importante de la comprensión de los físicos sobre la superconductividad en general. Teóricamente es muy difícil obtener corrientes espontáneas en Sr 2 RuO 4 a partir de modelos estándar de superconductividad, por lo que, si se confirman, podría ser necesario un nuevo modelo de superconductividad, una fuerza de atracción que no se ve en otros materiales.
La forma en que se detectan estas corrientes eléctricas es sutil. Las partículas subatómicas conocidas como muones se implantan en la muestra. El giro de cada muón luego precesa en cualquier campo magnético que exista en el sitio de detención del muón. En efecto, los muones actúan como detectores sensibles de campo magnético, que se puede colocar dentro de la muestra. A partir de tales experimentos de implantación de muones se ha encontrado que aparecen campos magnéticos espontáneos cuando Sr 2 RuO 4 se vuelve superconductor, lo que demuestra que existen corrientes eléctricas espontáneas.
Sin embargo, porque la señal es sutil, los investigadores han cuestionado si de hecho es real. El inicio de la superconductividad es un cambio importante en las propiedades electrónicas de un material, y tal vez esta sutil señal adicional apareció porque el aparato de medición no se sintonizó correctamente.
En este trabajo, investigadores del Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos, la Universidad Técnica de Dresde, y el Instituto Paul Scherrer (Suiza) han demostrado que cuando se aplica presión uniaxial a Sr 2 RuO 4 , las corrientes espontáneas comienzan a una temperatura más baja que la superconductividad. En otras palabras, la transición se divide en dos:primera superconductividad, luego corrientes espontáneas. Esta división no se ha demostrado claramente en ningún otro material, y es importante porque muestra definitivamente que la segunda transición es real. Las corrientes espontáneas deben explicarse científicamente, no como consecuencia de una medición imperfecta. Esto puede requerir una reescritura importante de nuestra comprensión de la superconductividad.
