Fyzici zistili narušenie času pri -98 °C

Objav približuje vedu ku kontrolovanej kvantovej fáze. Vedci zo Švajčiarskeho inštitútu Paula Scherrera (PSI) pomocou metódy spinovej rotácie miómov zistili, že kvantový efekt známy ako narušenie symetrii času, sa prejavuje na povrchu kagome supravodiča RbV₃Sb₅ pri teplotách až do 175 K (alebo -98) °C).

Toto číslo sa stalo rekordom pre materiály Kagome, pretože predtým boli podobné účinky pozorované len pri výrazne nižších teplotách. V hlavnom objeme materiálu RbV3Sb5 je časová reverzná symetria porušená len pri 60 K (-213 °C).

Porušenie časovej reverznej symetrie (TRS) naznačuje nezvyčajné elektronické a magnetické správanie, ktoré môže viesť k vzniku exotických kvantových stavov, ktoré sú mimoriadne zaujímavé pre vývoj kvantových technológií. Objav takéhoto efektu pri „dostupnejšej“ teplote výrazne rozširuje vyhliadky na jeho uplatnenie.

Symetria obrátenia času znamená, že fyzikálne zákony by mali zostať rovnaké, ak sa tok času obráti. V niektorých materiáloch, ako sú supravodiče kagome, je táto symetria narušená, čo vedie k špeciálnym efektom, kde sa systém začne správať inak, keď sa „obráti čas“. V supravodiči Kagoma, ktorý vedci skúmali, elektronický poriadok generuje magnetické polia, ktoré narúšajú symetriu. Tento efekt je spojený s jedinečnými magnetickými a transportnými vlastnosťami, vďaka čomu je materiál obzvlášť zaujímavý na štúdium.

Kagome je tradičný japonský vzor pletenia košíkov pozostávajúci zo siete vzájomne prepojených trojuholníkov. Fyzici z oblasti kondenzovanej hmoty zistili, že atómy usporiadané do štruktúry kagome tvoria jedinečné kolektívne stavy elektrónov, čo vedie k zriedkavým kvantovým javom. V prípade RbV₃Sb₅ je jedným z takýchto javov supravodivosť, ku ktorej dochádza pri teplotách pod 2 K. Pri vyšších teplotách sú však pozorované aj ďalšie kvantové efekty, medzi ktoré patrí aj narušenie symetrie s reverzným časom a ktoré otvárajú možnosti ich praktického využitia.

Zvláštnosť objavu v PSI spočíva nielen v teplote, pri ktorej sa pozoruje porušenie symetrie, ale aj v závislosti tohto javu od hĺbky materiálu. Výskum ukázal, že efekt sa mení v závislosti od vzdialenosti od povrchu k stredu supravodiča, čo otvára možnosť „vyladiť“ tento kvantový stav.

Táto laditeľnosť poukazuje na potenciálne spôsoby riadenia elektronických a magnetických vlastností supravodiča kagome pri dostupnejších teplotách, čo je dôležité pre praktické využitie týchto kvantových efektov. Schopnosť kontrolovať takéto javy by mohla viesť k vytvoreniu nových technológií založených na exotických kvantových fázach.

Tento objav dopĺňa sériu štúdií v oblasti nekonvenčnej supravodivosti zameraných na štúdium podobných materiálov za „pohodlnejších“ podmienok. Štúdia publikovaná v časopise Nature Communications tiež podporuje hypotézu, že supravodivosť v tomto materiáli možno vyladiť zmenou hĺbky skúmanej oblasti. Predtým ten istý tím výskumníkov pod vedením Zuraba Gugučia vytvoril spojenie medzi prelomením symetrie zvrátenia času a supravodivosti v podobných materiáloch kagome.

Preložil: OZ Biosféra www.biosferaklub.info