Vědcům se podařilo získat důkaz o existenci nového stavu supravodivosti

05. 11. 2014

Supravodivost Fyzika

Supravodivé materiály dokážou vést elektrický proud bez sebemenšího odporu. Doposud ale k navození tohoto stavu potřebovali vědci žádné nebo jen relativně slabé magnetické pole, to totiž narušuje vazby mezi páry elektronů, které jsou nositeli supravodivosti. Týmu vědců vedenému Vesnou Mitrovicovou se však podařilo identifikovat nový stav, kdy k supravodivosti dochází i za přítomnosti silného magnetického pole, výsledky experimentů byly publikovány ve vědeckém magazínu Nature Physics.

Supravodivost, FFLO

Uspořádání elektronů při supravodivosti typu FFLO. Fialové šipky označují elektrony v andreevově stavu, jejichž spin je ve směru magnetického pole. Modročervené páry elektronů jsou cooperovy páry, které umožňují supravodivost ve zbytku materiálu.

Image credit:

Stav označovaný jako FFLO (Fulde–Ferrell–Larkin–Ovchinnikov phase) byl předpovězený už v 60. letech, kdy o něm nezávisle na sobě publikovaly studie hned dvě dvojice vědců (odsud také název stavu FFLO). Měl umožnit existenci supravodivosti za přítomnosti silných magnetických polí, za běžných podmínek totiž dochází buďto k vypuzení slabšího magnetického pole supravodičem, nebo naopak narušení supravodivosti silnějším magnetickém polem.

Supravodivost nastává při vzniku tzv. cooperových párů, kdy dochází ke spojení elektronů s rozdílným spinem. Magnetické pole ale cooperovy páry narušuje tím, že mění spin jednoho z elektronů a tím narušuje supravodivost materiálu. Tohle se ale nestalo při pokusech s organickým materiálem κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2. 

Při pokusech Mitrovicové a jejího týmu se v materiálu objevily jak cooperovy páry elektronů, tak elektrony v tzv. andreevově vázaném stavu, které mají spin ve směru aplikovaného magnetického pole. V takto uspořádaném materiálu dochází k vytvoření pásů elektronů v adreevově stavu, což umožňuje supravodivost ve zbylých částech materiálu.

Aby mohli pozorovat kýžený efekt, museli nejprve zvýšit teplotu, při které experiment prováděli, nad běžné teploty využívané u supravodivých experimentů. Umožnilo jim to zvýšit pravděpodobnost detekce stavu FFLO. 

A říkáte si "k čemu nám to vlastně bude?" Možná se dozvíme víc o neutronových hvězdách, ve kterých se supravodivost a silný magnetismus také objevují. Nové poznatky by mohly také přinést lepší zdravotnická zařízení jako je magnetická rezonance (MRI).