In cupraten — materialen op basis van koper — leveren supergeleiding en de raadselachtige toestand van de pseudogap een ware kwantumstrijd om de controle over elektronen. Zoals wetenschappers hebben vastgesteld, is deze concurrentie juist de belangrijkste barrière op de weg naar supergeleiding bij hogere temperaturen.
Het experiment werd uitgevoerd door een internationaal team: theoretici van het Centrum voor Computationele Kwantumfysica van het Flatiron Institute (New York, VS) onder leiding van Olivier Gingras en experimentatoren van het Institut national de la recherche scientifique (INRS, Quebec, Canada). Het werk stond onder leiding van promovendus Dario Armanno en professor Fabio Boschini. Zij gebruikten hoekopgeloste foto-emissiespectroscopie (ARPES) met laserpulsen om de supergeleidende fase te "smelten" en te volgen hoe het materiaal overgaat in de pseudogaptoestand.
De resultaten, gepubliceerd op 20 oktober 2026 in het tijdschrift Nature Physics, toonden aan: de twee fasen bestaan niet naast elkaar en helpen elkaar niet. Ze zijn actief met elkaar in concurrentie. Onder evenwichtsomstandigheden kan in het materiaal slechts één van beide bestaan.
In de supergeleidende toestand vormen elektronen, die elkaar gewoonlijk afstoten, paren en bewegen ze zonder weerstand, als een slee over volmaakt glad ijs. In de pseudogap stroomt de stroom slechts vrij in sommige richtingen, en in andere niet. De overgang tussen deze toestanden werd juist de sleutel tot het begrijpen van het mechanisme.
De theoretische berekeningen van Gingras en collega's bevestigden het model van "concurrerende toestanden". Geen van de alternatieve hypothesen — over symbiose of over het feit dat de pseudogap als "voorstadium" van supergeleiding dient — verklaarde de experimentele gegevens.
Als het lukt de vorming van de pseudogap te onderdrukken en tegelijk de supergeleiding te behouden, kan de kritische temperatuur van cupraten stijgen. Momenteel werken zelfs de beste ervan slechts onder 151 kelvin — ongeveer min 122 graden Celsius.
De ontdekking biedt een duidelijke strategie: in plaats van te proberen de pseudogap te versterken, moet men hem leren blokkeren. Dat opent de weg naar praktische materialen die bij temperaturen dichter bij kamertemperatuur kunnen werken.
Het werk toont aan dat de kwantumconcurrentie tussen fasen niet zomaar een curiosum is, maar een reële beperking die overwonnen kan worden als de inspanningen de juiste richting krijgen.
