第一類超導體首次打破時間對稱性

编辑者: Svitlana Velhush

在印度理工學院博帕爾分校(IISER Bhopal)的實驗室中,科學家合成了二銻化鐿(YbSb₂)晶體,並發現了出乎意料的行為:該材料在約攝氏零下272度的溫度下轉變為超導態,同時自發產生了微小的內部磁場。

普通超導體依其對磁場的反應分為兩類。第一類在特定閾值下會急劇失去超導性,而第二類則允許磁渦旋滲入。迄今為止,時間反演對稱性的破缺——即物理定律在時間倒流時呈現不同面貌——被認為僅是非傳統第二類超導體的特徵。

在無外加磁場的緲子自旋光譜實驗中,儀器記錄到磁場恰好在轉變為超導態的瞬間自發出現。這是時間對稱性破缺的直接證據,因為磁場在時間反演時會改變方向。

額外的熱容與電阻測量證實,YbSb₂仍是一種具有完全禁帶的經典第一類超導體。其中的電子形成非傳統的三重態庫珀對,其自旋彼此無法抵消,從而產生自身的磁矩。

理論計算顯示,該材料屬於拓撲金屬,並能在表面維持無能隙的馬約拉納模——即自身為其反粒子的準粒子。此類態對外部干擾具有穩定性,在量子計算方面前景廣闊。

這一發現表明,奇異的量子特性甚至可能潛藏於「簡單的」第一類超導體之中,從而拓展了未來技術所需的材料範圍。

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來源

  • Physicists Find a Superconductor That 'Breaks' The Symmetry of Time – A First For Its Kind

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