Os supercondutores quirais são materiais supercondutores não convencionais com propriedades topológicas distintas, nas quais a simetria de inversão de tempo é quebrada. Dois dos primeiros materiais a serem identificados como supercondutores quirais são UPt3 e Sr2RuO4. Até agora, as evidências experimentais de simetria de reversão de tempo quebrada em ambos os materiais foram baseadas principalmente em medições de superfície coletadas em um campo magnético igual a zero.
Pesquisadores da Universidade de Notre Dame e da Northwestern University, no entanto, recentemente se propuseram a reunir novas evidências para a supercondutividade quiral do material UPt3, indo além das medições de superfície em condições com um campo magnético zero. Seu artigo, publicado na Nature Physics, contém os resultados de medições verdadeiramente em massa de UPt3 com um campo magnético aplicado, que fornecem evidências diretas de simetria de reversão de tempo quebrada no material.
“As medidas que coletamos são a conclusão de uma década de colaboração entre William Halperin, da Northwestern University e eu, conduzida por estudantes anteriores (William Gannon) e atuais (Keenan Avers)”, Morten Eskildsen, um dos pesquisadores que realizou fora do estudo, disse à Nature Physics. “Eles são especialmente oportunos, uma vez que as recentes condutividades térmicas e as medições do deslocamento 17O Knight questionam a determinação anterior do pareamento de paridade ímpar no Sr2RuO4.”
Comparado com Sr2RuO4, o pareamento de onda f de paridade ímpar está bem estabelecido em UPt3. Enquanto em UPt3 a fase B é prevista como um estado fundamental quiral, as evidências para o BTRS vieram, como mencionado acima, de medições de sonda de superfície com campo magnético aplicado zero.
Em seus experimentos, Eskildsen e seus colegas coletaram medições em massa de UPt3 usando espalhamento de nêutrons de ângulo pequeno (SANS), uma técnica que permite a caracterização de estruturas de materiais em uma escala mesoscópica. O protocolo de medição específico que eles usaram, que envolve uma comparação entre redução de campo e medidas de reversão de campo, foi elaborado por James Sauls na Northwestern University, co-autor do artigo.
Os vórtices introduzidos em materiais supercondutores pela aplicação de um campo magnético podem servir como sondas sensíveis do estado supercondutor no material hospedeiro. Em seu estudo, Eskildsen e seus colegas usaram vórtices para sondar o estado supercondutor em cristais ultracleanos de UPt3, especificamente aplicando estudos SANS da rede de vórtices do material.
“Os vórtices permitem medições em função da força do campo magnético e das propriedades supercondutoras da sonda, em oposição às propriedades da superfície”, disse Eskildsen. “Nossas medidas foram coletadas em duas das principais instalações de dispersão de nêutrons: o Laboratório Nacional Oak Ridge no Tennessee (EUA) e o Instituto Laue Langevin em Grenoble (França).” As medidas foram possíveis graças a um esforço de longo prazo da Northwestern University para produzir cristais únicos de UPt3 com uma alta qualidade sem precedentes “.
O estudo recente de Eskildsen e seus colegas oferece a primeira evidência direta de BTRS no material UPt3 com base em medições em massa, demonstrando finalmente um grau interno de liberdade em sua supercondutividade (ou seja, a capacidade de obter diferentes fendas de treliça de vórtice, dependendo da história do campo) . Além de confirmar o BTRS da UPt3, esses resultados podem incentivar outras equipes de pesquisa a usar técnicas de medição semelhantes para estudar outros supercondutores não convencionais.
“No momento, não temos planos adicionais para esse material, mas o tipo de protocolo de medição pode ser usado em estudos de dispersão de nêutrons em ângulos pequenos de outros supercondutores que podem quebrar a simetria de reversão do tempo”, disse Eskildsen.
Publicado em 24/03/2020 07h49
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