En un mundo donde los electrones normalmente chocan y pierden energía, los superconductores les permiten moverse sin resistencia. Pero en el ditelururo de uranio los científicos han descubierto algo inesperado: unas ondas ordenadas de pares de electrones que persisten incluso después de que el material pierda su estado superconductor.
La superconductividad surge a temperaturas muy bajas, cuando los electrones forman pares de Cooper y atraviesan la red cristalina sin pérdidas. En los materiales ordinarios, estos pares aparecen estrictamente en una transición de fase. Sin embargo, en el ditelururo de uranio, que se vuelve superconductor por debajo de 2,1 kelvin, los pares de Cooper forman patrones espaciales repetitivos: ondas de densidad de pares.
Tales ondas se predijeron ya en 2007, pero no había pruebas directas de su existencia fuera de la fase superconductora. Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign utilizaron un microscopio de efecto túnel de barrido con campo magnético vectorial y muestras del material de alta calidad. Registraron modos electrónicos característicos que responden a la temperatura y al campo magnético exactamente como predice la teoría de las ondas de densidad de pares.
Lo más sorprendente: estos modos persisten a temperaturas notablemente superiores al punto crítico de la superconductividad. El físico Eduardo Fradkin los comparó con la sonrisa del gato de Cheshire: las huellas que quedan tras la desaparición de la propia fase. Esto no significa que el material siga siendo superconductor a temperaturas más altas, pero muestra que los pares de Cooper pueden existir de forma organizada independientemente del estado fundamental.
El ditelururo de uranio es interesante además porque se considera un raro superconductor de espín triplete: los pares de electrones en él poseen su propia orientación magnética. La observación de las ondas de densidad de pares ayuda a comprender cómo se forman exactamente esos pares tan inusuales y por qué se comportan de manera distinta que en los superconductores clásicos.
El descubrimiento acerca a los físicos a desentrañar los mecanismos de la superconductividad no convencional y puede señalar caminos hacia la creación de materiales que funcionen a temperaturas más altas. Comprender estos estados intermedios es importante para las tecnologías futuras, desde las redes energéticamente eficientes hasta las computadoras cuánticas.
Las ondas de densidad de pares muestran que la superconductividad no es simplemente un encendido o un apagado, sino un proceso complejo con etapas intermedias que ahora pueden estudiarse directamente.
