Nadprzewodnictwo jest bez wątpienia jednym z najbardziej niezwykłych efektów fizyki kwantowej. W normalnych warunkach energia elektryczna przepływająca przez przewodniki stopniowo zanika z powodu oporu materiału. Nadprzewodniki eliminują ten problem całkowicie, pozwalając na przesył energii bez strat. Problem polega jednak na tym, że większość znanych nadprzewodników działa wyłącznie w ekstremalnie niskich temperaturach lub pod ogromnym ciśnieniem.
Czytaj też: Przełom w fuzji jądrowej: Chińskie „sztuczne słońce” bije rekord i rozwiązuje odwieczny problem fizyków
Materiał UTe2 od początku budził ogromne zainteresowanie fizyków. Odkryty w 2019 roku związek uranu i telluru bardzo szybko okazał się jednym z najbardziej zagadkowych materiałów kwantowych na świecie. Badacze zauważyli, że po utracie nadprzewodnictwa przy określonym polu magnetycznym niespodziewanie odzyskuje on swoje niezwykłe właściwości przy jeszcze silniejszym polu magnetycznym. Takie powracające nadprzewodnictwo brzmi jak zjawisko praktycznie niewytłumaczalne w ramach klasycznych modeli fizyki materii skondensowanej.
Przełomu dokonali naukowcy z Institute of Science and Technology Austria, którzy opracowali nową metodę badania materiałów kwantowych w ekstremalnie silnych polach magnetycznych. Podczas eksperymentów próbki UTe2 poddawali działaniu impulsów magnetycznych sięgających nawet 60 tesli, czyli wartości wielokrotnie przewyższającej natężenie pól wykorzystywanych w standardowych urządzeniach medycznych bądź laboratoryjnych.
Dzięki delikatnemu wprawianiu materiału w drgania podczas działania pola magnetycznego członkowie zespołu badawczego mogli obserwować subtelne zmiany magnetyczne zachodzące wewnątrz kryształu. Eksperyment ujawnił istnienie silnych fluktuacji magnetycznych, które prawdopodobnie odpowiadają za ponowne pojawianie się nadprzewodnictwa. Naukowcy podejrzewają, że właśnie te niezwykłe oddziaływania działają jak swego rodzaju klej łączący elektrony w pary umożliwiające przepływ prądu bez oporu.
Jeśli potwierdzi się to, co mówią fizycy, to będziemy mogli mówić o istnieniu zupełnie nowego typu nadprzewodnictwa. Dotychczas panowało przekonanie, iż silne pola magnetyczne niemal zawsze niszczą stan nadprzewodzący. Tymczasem UTe2 zachowuje się odwrotnie: po utracie swoich właściwości odzyskuje je w jeszcze bardziej ekstremalnych warunkach. Według badaczy materiał wydaje się łamać reguły, na których przez dekady opierała się teoria nadprzewodników.
Czytaj też: Dotychczas coś takiego widziałem jedynie w filmach. To hybryda mózgu z elektroniką
Nadprzewodniki są dziś wykorzystywane między innymi w rezonansie magnetycznym, akceleratorach cząstek czy eksperymentalnych komputerach kwantowych. Lepsze zrozumienie egzotycznych materiałów takich jak UTe2 może w przyszłości przybliżyć naukowców do stworzenia bardziej praktycznych nadprzewodników działających w łatwiejszych do osiągnięcia warunkach. Ja natomiast wciąż czekam na nadprzewodnik funkcjonujący w bardziej “życiowych” warunkach, na przykład w temperaturze pokojowej. Ale czy się go doczekam?
