銅を基盤とする材料である銅酸化物では、超伝導と謎めいた擬ギャップ状態が電子の制御をめぐって真の量子闘争を繰り広げている。科学者たちが明らかにしたところによれば、この競合こそがより高温での超伝導への道を阻む主要な障壁である。
実験は国際的なチームによって行われた。すなわち、オリヴィエ・ジャングレ率いるフラティロン研究所（米国ニューヨーク）計算量子物理学センターの理論家たちと、国立科学研究研究所（INRS、カナダ・ケベック）の実験家たちである。研究を主導したのは大学院生のダリオ・アルマンノとファビオ・ボスキーニ教授である。彼らはレーザーパルスを用いた角度分解光電子分光法（ARPES）によって超伝導相を「溶かし」、材料が擬ギャップ状態へと転移する様子を追跡した。
20年2026月に学術誌Nature Physicsに発表された結果は、二つの相が共存するのでも互いを助け合うのでもないことを示した。それらは活発に競合している。平衡条件下では、材料中に存在できるのはそのうちの一方のみである。
超伝導状態では、通常は反発し合う電子が対を形成し、まるで完璧に滑らかな氷の上のそりのように、抵抗なく移動する。擬ギャップでは、電流は一部の方向にのみ自由に流れ、他の方向には流れない。これら二つの状態間の転移こそが、そのメカニズムを理解する鍵となった。
ジャングレと同僚たちの理論計算は「競合状態」モデルを裏付けた。共生についての仮説や、擬ギャップが超伝導の「前段階」として機能するという仮説を含め、代替となるいずれの仮説も実験データを説明できなかった。
超伝導を保ちながら擬ギャップの形成を抑制することができれば、銅酸化物の臨界温度は上昇する可能性がある。現在、最良のものでさえ151ケルビン未満、すなわち摂氏約マイナス122度でしか動作しない。
この発見は明確な戦略を与える。擬ギャップを強化しようとするのではなく、それを遮断する方法を学ぶ必要があるのだ。これは、室温に近い温度で動作できる実用的な材料への道を開く。
この研究は、相の量子的な競合が単なる興味深い効果ではなく、努力を正しく方向づければ克服できる現実の制約であることを示している。
