Fisici cinesi dell'Università di Pechino hanno scoperto una nuova fase nei superconduttori, che coincide esattamente con il confine in cui il materiale inizia improvvisamente a condurre corrente senza resistenza sul «fianco sinistro» del diagramma temperatura-pressione.
I ricercatori Yu-Cheng Zhu, Jia-Xi Zeng e Xin-Zheng Li hanno dimostrato che questa fase — il disordine quantistico del reticolo — nasce dalle fluttuazioni quantistiche dei nuclei degli atomi. A differenza dei modelli consueti, in cui il ruolo principale è attribuito agli elettroni, qui risulta decisivo il comportamento del reticolo cristallino stesso.
Gli scienziati hanno applicato il metodo degli integrali di percorso nella dinamica molecolare per tenere conto della natura quantistica dei nuclei. I calcoli hanno rivelato una regione triangolare sul diagramma di fase pressione—temperatura, dove il reticolo conserva il disordine grazie agli effetti quantistici. Il confine sinistro di questa regione coincide con la temperatura di inizio della superconduttività.
L'effetto si manifesta in modo particolarmente evidente nei materiali contenenti nichel. Quando l'idrogeno viene sostituito con il deuterio, il confine della fase quantistica si sposta e la temperatura massima della superconduttività scende da 220 a 160 kelvin. Ciò conferma il legame diretto tra le fluttuazioni nucleari e il meccanismo di accoppiamento degli elettroni.
La scoperta cambia la concezione della superconduttività ad alta temperatura: ora essa va considerata come uno stato quantistico congiunto di elettroni e reticolo. In precedenza i diagrammi strutturali venivano costruiti senza tenere conto dei molti corpi dei nuclei, il che portava a previsioni imprecise.
La nuova fase offre un punto di riferimento per la ricerca di materiali con temperature di superconduttività più elevate e spiega perché sul «fianco sinistro» della cupola la superconduttività si interrompe bruscamente.
