Im Labor des indischen Instituts IISER Bhopal synthetisierten Wissenschaftler Kristalle aus Ytterbium-Diantimonid YbSb₂ und entdeckten ein unerwartetes Verhalten: Das Material ging bei einer Temperatur von etwa minus 272 Grad Celsius in einen supraleitenden Zustand über und erzeugte dabei von selbst winzige innere Magnetfelder.
Herkömmliche Supraleiter werden nach ihrer Reaktion auf ein Magnetfeld in zwei Klassen eingeteilt. Typ I verliert die Supraleitung abrupt bei einer bestimmten Schwelle, während Typ II das Eindringen magnetischer Wirbel zulässt. Bisher galt die Verletzung der Zeitumkehrsymmetrie – wenn die Gesetze der Physik bei umgekehrter Zeitrichtung anders erscheinen – als Kennzeichen ausschließlich unkonventioneller Supraleiter vom Typ II.
In einem Experiment mit Myon-Spin-Spektroskopie ohne äußeres Feld registrierten die Geräte das spontane Auftreten von Magnetfeldern genau im Moment des Übergangs in den supraleitenden Zustand. Dies ist ein direkter Beleg für die Verletzung der Zeitsymmetrie, denn ein Magnetfeld kehrt bei Zeitumkehr seine Richtung um.
Zusätzliche Messungen der Wärmekapazität und des Widerstands bestätigten, dass YbSb₂ ein klassischer Supraleiter vom Typ I mit einer vollständig verbotenen Zone bleibt. Die Elektronen in ihm bilden unkonventionelle Triplett-Cooper-Paare, deren Spins einander nicht kompensieren und ein eigenes magnetisches Moment erzeugen.
Theoretische Berechnungen zeigten, dass das Material zu den topologischen Metallen gehört und an der Oberfläche lückenlose Majorana-Moden unterstützen kann – Quasiteilchen, die ihre eigenen Antiteilchen sind. Solche Zustände sind gegenüber äußeren Störungen robust und vielversprechend für die Quantenberechnung.
Die Entdeckung zeigt, dass sich ungewöhnliche Quanteneigenschaften selbst in „einfachen“ Supraleitern vom Typ I verbergen können, was den Kreis der Materialien für künftige Technologien erweitert.
