W kupratach — materiałach na bazie miedzi — nadprzewodnictwo i tajemniczy stan pseudoszczeliny toczą prawdziwą kwantową walkę o kontrolę nad elektronami. Ta konkurencja, jak ustalili naukowcy, jest główną barierą na drodze do nadprzewodnictwa w wyższych temperaturach.
Eksperyment przeprowadził międzynarodowy zespół: teoretycy z Centrum Obliczeniowej Fizyki Kwantowej Instytutu Flatiron (Nowy Jork, USA) pod kierownictwem Oliviera Gingre'a oraz eksperymentatorzy z Narodowego Instytutu Badań Naukowych (INRS, Quebec, Kanada). Pracą kierowali doktorant Dario Armanno i profesor Fabio Boschini. Wykorzystali metodę kątowo-rozdzielczej spektroskopii fotoelektronowej (ARPES) z impulsami laserowymi, aby „stopić” fazę nadprzewodzącą i prześledzić, jak materiał przechodzi w stan pseudoszczeliny.
Wyniki opublikowane 20 października 2026 roku w czasopiśmie Nature Physics pokazały: obie fazy nie współistnieją i nie pomagają sobie nawzajem. Aktywnie konkurują. W warunkach równowagowych w materiale może istnieć tylko jedna z nich.
W stanie nadprzewodzącym elektrony, które zwykle się odpychają, tworzą pary i poruszają się bez oporu, niczym sanie po idealnie gładkim lodzie. W pseudoszczelinie prąd płynie swobodnie tylko w niektórych kierunkach, a w innych — nie. Przejście między tymi stanami stało się kluczem do zrozumienia mechanizmu.
Obliczenia teoretyczne Gingrasa i współpracowników potwierdziły model „konkurujących stanów”. Żadna z alternatywnych hipotez — o symbiozie ani o tym, że pseudoszczelina służy jako „wstępny etap” nadprzewodnictwa — nie wyjaśniła danych eksperymentalnych.
Jeśli uda się stłumić powstawanie pseudoszczeliny, zachowując przy tym nadprzewodnictwo, temperatura krytyczna kupratów może wzrosnąć. Obecnie nawet najlepsze z nich działają jedynie poniżej 151 kelwinów — około minus 122 stopni Celsjusza.
Odkrycie daje jasną strategię: zamiast prób wzmacniania pseudoszczeliny trzeba nauczyć się ją blokować. Otwiera to drogę do praktycznych materiałów zdolnych do pracy w temperaturach bliższych pokojowym.
Praca pokazuje, że kwantowa konkurencja faz to nie tylko ciekawy efekt, lecz realne ograniczenie, które można przezwyciężyć, jeśli właściwie ukierunkuje się wysiłki.
