Pesquisadores na França e no Japão demonstraram um tipo teórico de supercondutividade não convencional em um material à base de urânio, de acordo com um estudo publicado na revista Cartas de revisão física .

Ao usar pressão muito alta e um campo magnético, a equipe demonstrou que o material à base de urânio UBe13 exibe supercondutividade tripla. Este é um fenômeno no qual os elétrons formam pares em um estado de spin paralelo. Em materiais supercondutores convencionais, elétrons de spins opostos se emparelham, efetivamente cancelando os giros um do outro.

"Até agora, tem havido muito poucos exemplos claros de supercondutividade tripla, embora vários supercondutores tenham sido descobertos em vários sistemas metálicos no século passado, "diz o cientista de materiais da Universidade Tohoku Yusei Shimizu." Nossos experimentos de pressão em baixas temperaturas forneceram fortes evidências da supercondutividade de spin-tripleto no UBe13. "

Materiais que se tornam supercondutores, frequentemente em baixas temperaturas, permitem que a eletricidade passe por eles praticamente sem resistência, minimizando a perda de energia no processo. Este fenômeno, descoberto inicialmente em alguns metais puros, foi encontrado em uma incrível variedade de sistemas diferentes. Entre estes, UBe13 foi um dos primeiros supercondutores de 'férmions pesados' descobertos. Os elétrons em compostos metálicos de férmions pesados ​​parecem ser 1, 000 vezes mais massa do que os elétrons em metais comuns.

Com o novo insight, os cientistas agora podem explicar o que acontece no enigmático material de urânio UBe13 na escala atômica e como ele atua como um supercondutor de spin-tripleto em campos magnéticos.

Uma equipe da Université Grenoble Alpes, na França, e da Tohoku University, no Japão, mediu a supercondutividade do UBe13 em altas pressões variáveis ​​em temperaturas muito baixas (Figuras). Eles descobriram que o estado supercondutor neste material é explicado com sucesso por um modelo teórico no qual os elétrons formam os chamados pares de Cooper com spins paralelos.

Isso acontece como um 'estado fundamental supercondutor não convencional' em ambientes e altas pressões de até seis gigapascais. Para comparação, diamantes derretem usando um laser de alta energia a uma pressão de 1,5 gigapascais. Este estado supercondutor peculiar explica com sucesso a natureza intrigante dos supercondutores tripletos baseados em urânio sob campos magnéticos elevados.

Atualmente, supercondutores requerem temperaturas muito baixas para desempenho máximo, portanto, eles são usados ​​principalmente em máquinas de imagem por ressonância magnética e aceleradores de partículas. Compreender como vários materiais conduzem eletricidade em escala atômica pode levar a uma gama mais ampla de aplicações.

Além de demonstrar supercondutividade tripla, os pesquisadores observam que o UBe13 pode ajudar a responder a perguntas mais gerais. Por exemplo, as excitações de superfície do UBe13 podem ser adequadas para os físicos observarem partículas teóricas chamadas férmions de Majorana, um tipo exótico de partícula composta que é sua própria anti-partícula e que pode revolucionar a computação quântica no futuro.