(izquierda) Diagrama de fase superconductora (SC) de CeRh2As2 para un campo magnético del eje c determinado por varias sondas experimentales. La línea de fase en el estado SC indica una transición entre diferentes parámetros de orden SC, de un estado de paridad par de campo bajo a un estado de paridad impar de campo alto, (derecha) que es consistente con un modelo teórico sugerido. Crédito:© MPI CPfS
El fenómeno de la superconductividad, proporcionando transmisión de corriente sin disipación y una serie de propiedades magnéticas únicas que surgen de la coherencia cuántica macroscópica, fue descubierto por primera vez hace más de un siglo. No se entendió hasta 1957, después de lo cual rápidamente quedó claro que los superconductores podrían existir en principio con una amplia variedad de características fundamentales a las que a menudo se hace referencia como parámetro de orden. Hasta finales de la década de 1970, sin embargo, todos los superconductores encontrados experimentalmente tenían la misma clase de parámetro de orden.
Desde entonces se han descubierto muchos aspectos de la variedad esperada de parámetros de orden, pero quedaba un hecho sorprendente. Una característica común de no estándar, o parámetros de orden "no convencionales" es que el superconductor debe estar simultáneamente muy cerca de más de uno de ellos, y que debería ser posible sintonizar de uno a otro haciendo cambios bastante pequeños en las condiciones, como la temperatura, presión o campo magnético. Aunque se han descubierto decenas de superconductores no convencionales en el último medio siglo, hubo buena evidencia termodinámica de más de una fase superconductora en solo uno o dos materiales.
El reciente descubrimiento de la superconductividad de dos fases en CeRh 2 Como 2 por miembros del Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos (MPI CPfS Dresden) es, por lo tanto, un hito importante en el campo.
Una colaboración liderada por Seunghyun Khim y Christoph Geibel del departamento de Física de Materiales Cuánticos y Elena Hassinger del grupo de Física de Metales No Convencionales y Superconductores, con aportes de los grupos de Manuel Brando y Andy Mackenzie, ha descubierto dos hechos clave sobre el material. Primeramente, CeRh 2 Como 2 tiene una de las relaciones de temperatura de transición entre campos magnéticos críticos y superconductores más altas de cualquier superconductor conocido.
En segundo lugar, a medida que se eleva el campo (cuando se aplica a lo largo de una dirección especial relativa a los ejes del cristal), hay una clara transición entre dos parámetros de orden superconductores diferentes, conduciendo a firmas en varias propiedades termodinámicas. En una colaboración internacional con los teóricos Daniel Agterberg de U. Wisconsin y Philip Brydon de U. Otago, demostraron además que esto se puede entender en términos de una combinación especial de simetrías locales y globales que ocurren en CeRh 2 Como 2 pero no en ningún otro material superconductor descubierto hasta ahora.
Los resultados, publicado en línea el 26 de agosto de 2021 por Ciencias revista, se puede esperar que genere direcciones de investigación completamente nuevas; de hecho, ya han aparecido varios artículos teóricos de grupos de todo el mundo basados en el preimpreso archivado que describe nuestra investigación.
