In het laboratorium van het Indiase instituut IISER Bhopal hebben wetenschappers kristallen van ytterbiumdiantimonide YbSb₂ gesynthetiseerd en een onverwacht gedrag vastgesteld: het materiaal ging over in een supergeleidende toestand bij een temperatuur van ongeveer min 272 graden Celsius en bracht daarbij spontaan kleine inwendige magneetvelden voort.
Gewone supergeleiders worden op basis van hun reactie op een magneetveld in twee klassen ingedeeld. Type I verliest zijn supergeleiding abrupt bij een bepaalde drempel, terwijl type II het binnendringen van magnetische vortices toestaat. Tot nu toe gold de schending van de tijdsomkeersymmetrie — waarbij de natuurwetten er anders uitzien wanneer de tijd wordt omgekeerd — alleen als kenmerk van onconventionele supergeleiders van het type II.
In een experiment met muonspinspectroscopie zonder uitwendig veld registreerden de instrumenten het spontane ontstaan van magneetvelden precies op het moment van de overgang naar de supergeleidende toestand. Dit is een rechtstreeks bewijs van de schending van de tijdsymmetrie, omdat een magneetveld van richting verandert wanneer de tijd wordt omgekeerd.
Aanvullende metingen van de warmtecapaciteit en de weerstand bevestigden dat YbSb₂ een klassieke type I-supergeleider blijft met een volledig verboden energiegap. De elektronen erin vormen onconventionele triplet-Cuperparen, waarvan de spins elkaar niet compenseren en een eigen magnetisch moment creëren.
Theoretische berekeningen toonden aan dat het materiaal tot de topologische metalen behoort en aan het oppervlak gapingsloze Majorana-modes kan ondersteunen — quasideeltjes die hun eigen antideeltje zijn. Dergelijke toestanden zijn bestand tegen externe storingen en bieden perspectief voor kwantumberekeningen.
De ontdekking toont aan dat ongewone kwantumeigenschappen zich zelfs kunnen verschuilen in ‘eenvoudige’ type I-supergeleiders, waardoor de kring van materialen voor toekomstige technologieën wordt verruimd.
