Un solo resultado de medición no es una prueba; esto se ha demostrado una y otra vez en la ciencia. Solo podemos confiar realmente en el resultado de una investigación cuando se ha medido varias veces, preferiblemente por diferentes equipos de investigación, de formas ligeramente diferentes. De este modo, Por lo general, los errores se pueden detectar tarde o temprano.

Sin embargo, Un nuevo estudio realizado por el profesor Andrej Pustogow del Instituto de Física del Estado Sólido de TU Wien junto con otros equipos de investigación internacionales muestra que esto a veces puede llevar bastante tiempo. La investigación del rutenato de estroncio, un material que juega un papel importante en la superconductividad no convencional, ahora ha refutado un experimento que ganó fama en la década de 1990, cuando se creía que se había descubierto una nueva forma de superconductividad. Como ahora resulta, sin embargo, el material se comporta de manera muy similar a otros superconductores de alta temperatura conocidos. Sin embargo, este es un importante paso adelante para la investigación.

Dos partículas con giro acoplado

La superconductividad es uno de los grandes misterios de la física del estado sólido:ciertos materiales pierden completamente su resistencia eléctrica a bajas temperaturas. Este efecto aún no se comprende completamente. Lo que es cierto sin embargo, es que los llamados "pares de Cooper" juegan un papel central en la superconductividad.

En un metal normal, La corriente eléctrica está formada por electrones individuales que chocan entre sí y con los átomos metálicos. En un superconductor, los electrones se mueven en pares. "Esto cambia la situación drásticamente, ", explica Pustogow." Es similar a la diferencia entre una multitud en una concurrida calle comercial y el movimiento aparentemente sin esfuerzo de una pareja de baile en la pista de baile ". Cuando los electrones se unen en pares de Cooper, no pierden energía por dispersión y se mueven a través del material sin ninguna perturbación. La pregunta crucial es:¿Qué condiciones conducen a esta formación de pares de Cooper?

"Desde el punto de vista de la física cuántica, lo importante es el giro de estos dos electrones, "dice Pustogow. El espín es el momento magnético de un electrón y puede apuntar hacia arriba o hacia abajo. En pares de Cooper, sin embargo, se produce un acoplamiento:en un estado 'singlete', el giro de un electrón apunta hacia arriba y el del otro electrón apunta hacia abajo. Los momentos magnéticos se cancelan entre sí y el giro total del par es siempre cero.

Sin embargo, Esta regla, que siguen casi todos los superconductores, parecía estar roto por los pares de Cooper en el rutenato de estroncio (Sr ₂ RuO ₄ ). En 1998, Se publicaron resultados que indicaron pares de Cooper en los que los espines de ambos electrones apuntan en la misma dirección (entonces es un llamado "triplete de espines"). "Esto permitiría aplicaciones completamente nuevas, ", explica Pustogow." Estos pares de tripletes de Cooper ya no tendrían un giro total de cero. Esto permitiría manipularlos con campos magnéticos y utilizarlos para transportar información sin pérdida. lo que sería interesante para la espintrónica y posibles computadoras cuánticas ".

Esto causó un gran revuelo, sobre todo porque el rutenato de estroncio también se consideró un material particularmente importante para la investigación de la superconductividad por otras razones:su estructura cristalina es idéntica a la de los cupratos, que exhiben superconductividad a alta temperatura. Mientras que estos últimos se dopan deliberadamente con 'impurezas' para hacer posible la superconductividad, Sr ₂ RuO ₄ ya es superconductor en su forma pura.

Nueva medida, nuevo resultado

"Realmente, estudiamos este material por una razón completamente diferente, "dice Pustogow." Pero en el proceso, nos dimos cuenta de que estas medidas antiguas no podían ser correctas ". En 2019, el equipo internacional pudo demostrar que el efecto de giro supuestamente exótico era solo un artefacto de medición:la temperatura medida no coincidía con la temperatura real de la muestra estudiada; De hecho, la muestra estudiada en ese momento no era superconductora en absoluto. Con esta comprensión en mente, La superconductividad del material fue ahora reexaminada con gran precisión. Los nuevos resultados muestran claramente que el rutenato de estroncio no es un superconductor triplete. Bastante, las propiedades corresponden a lo que ya se conoce de los cupratos.

Sin embargo, Pustogow no encuentra esto decepcionante:"Es un resultado que hace que nuestra comprensión de la superconductividad de alta temperatura en estos materiales sea un paso más adelante. El hallazgo de que el rutenato de estroncio muestra un comportamiento similar al de los cupratos significa dos cosas:por un lado, muestra que no estamos ante un exótico, nuevo fenómeno, y por otro lado también significa que tenemos un nuevo material a nuestra disposición, en el que podemos investigar fenómenos ya conocidos. "El rutenato de estroncio ultrapuro es más adecuado para esto que los materiales previamente conocidos. Ofrece un campo de prueba mucho más limpio que los cupratos.

Además, uno también aprende algo sobre la confiabilidad de los viejos, publicaciones generalmente aceptadas:"En realidad, uno podría pensar que los resultados en la física del estado sólido difícilmente pueden estar equivocados, ", dice Pustogow." Mientras que en medicina es posible que tenga que estar satisfecho con unos pocos ratones de laboratorio o una muestra de mil sujetos de prueba, examinamos miles de millones de miles de millones (alrededor de 10 ¹⁹ ) electrones en un solo cristal. Esto aumenta la confiabilidad de nuestros resultados. Pero eso no significa que todos los resultados sean completamente correctos. Como en todas partes en la ciencia, reproducir resultados anteriores es indispensable en nuestro campo, y también lo es falsificarlos ".