Физики впервые обнаружили сверхпроводник особого типа, который «нарушает» так называемую симметрию обращения времени — сам, без всякого внешнего воздействия, создает внутри себя магнитные поля. Прежде такое свойство встречалось только у более сложных, «нетрадиционных» сверхпроводников. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
Сверхпроводимость — состояние, в котором материал проводит ток без всякого сопротивления. Обычно электроны в сверхпроводнике объединяются в «куперовские пары». Но в изученном материале — диантимониде иттербия (YbSb₂) — электроны спариваются необычным образом («спин-триплетно»), и из-за этого возникает собственный магнитный момент.
Именно он и «нарушает симметрию времени»: если мысленно «прокрутить время назад», система выглядела бы иначе, чего не бывает у обычных сверхпроводников. Причем магнитное поле возникает спонтанно, без внешнего магнита. То, что такое поведение нашли у сверхпроводника простого («первого») типа, стало неожиданностью.
У открытия есть и практический горизонт. Подобные материалы связывают с надеждами на квантовые компьютеры: в них могут возникать особые устойчивые состояния (так называемые майорановские моды), которые лучше защищают квантовую информацию от помех внешней среды — одной из главных проблем квантовых вычислений. Пока это фундаментальный результат, и до реальных устройств далеко, но он расширяет представления о том, какими бывают сверхпроводники и где искать материалы для будущих квантовых технологий.
Сверхпроводники, проводящие ток без потерь, уже используются в мощных магнитах, томографах и ускорителях, но их главное ограничение — необходимость сильного охлаждения. Поиск новых материалов с необычными свойствами важен и для фундаментальной науки, и для технологий будущего, прежде всего для квантовых компьютеров, устойчивых к помехам.
Ранее физики научились предсказывать силу грозы с помощью космических лучей.