Um único resultado de medição não é uma prova - isso tem sido mostrado repetidamente na ciência. Só podemos realmente confiar em um resultado de pesquisa quando ele foi medido várias vezes, de preferência por diferentes equipes de pesquisa, de maneiras ligeiramente diferentes. Desta maneira, os erros geralmente podem ser detectados mais cedo ou mais tarde.

Contudo, um novo estudo do Prof. Andrej Pustogow, do Instituto de Física do Estado Sólido da TU Wien, juntamente com outras equipes de pesquisa internacionais, mostra que às vezes isso pode levar muito tempo. A investigação do rutenato de estrôncio, um material que desempenha um papel importante na supercondutividade não convencional, agora refutou uma experiência que ganhou fama na década de 1990, quando se acreditou que uma nova forma de supercondutividade havia sido descoberta. Como agora acontece, Contudo, o material se comporta de maneira muito semelhante a outros supercondutores de alta temperatura bem conhecidos. No entanto, este é um passo importante para a pesquisa.

Duas partículas com spin acoplado

A supercondutividade é um dos grandes mistérios da física do estado sólido:certos materiais perdem completamente sua resistência elétrica em baixas temperaturas. Este efeito ainda não é totalmente compreendido. O que é certo, Contudo, é que os chamados "pares de Cooper" desempenham um papel central na supercondutividade.

Em um metal normal, A corrente elétrica consiste em elétrons individuais que colidem uns com os outros e com os átomos de metal. Em um supercondutor, os elétrons se movem em pares. "Isso muda a situação dramaticamente, "explica Pustogow." É semelhante à diferença entre uma multidão em uma rua comercial movimentada e o movimento aparentemente sem esforço de um casal dançando na pista de dança. "Quando os elétrons estão ligados em pares de Cooper, eles não perdem energia por meio da dispersão e se movem através do material sem qualquer perturbação. A questão crucial é:quais condições levam a essa formação de pares Cooper?

"Do ponto de vista da física quântica, o importante é o spin desses dois elétrons, "diz Pustogow. O spin é o momento magnético de um elétron e pode apontar para 'cima' ou 'para baixo'. Em pares de Cooper, Contudo, ocorre um acoplamento:em um estado de 'singleto', o spin de um elétron aponta para cima e o do outro elétron aponta para baixo. Os momentos magnéticos se cancelam e o spin total do par é sempre zero.

Contudo, Esta regra, que quase todos os supercondutores seguem, parecia ser quebrado pelos pares de Cooper em rutenato de estrôncio (Sr ₂ RuO ₄ ) Em 1998, foram publicados resultados que indicaram pares de Cooper nos quais os spins de ambos os elétrons apontam na mesma direção (então é um chamado "tripleto de spin"). "Isso permitiria aplicativos completamente novos, "explica Pustogow." Esses pares triplos de Cooper não teriam mais um spin total de zero. Isso permitiria que eles fossem manipulados com campos magnéticos e usados ​​para transportar informações sem perdas, o que seria interessante para a spintrônica e possíveis computadores quânticos. "

Isso causou um grande rebuliço, até porque o rutenato de estrôncio também foi considerado um material particularmente importante para a pesquisa da supercondutividade por outras razões:sua estrutura cristalina é idêntica à dos cupratos, que exibem supercondutividade de alta temperatura. Enquanto os últimos são deliberadamente dopados com "impurezas" para tornar a supercondutividade possível, Sr ₂ RuO ₄ já está superconduzindo em sua forma pura.

Nova medição, novo resultado

"Na realidade, estudamos este material por um motivo completamente diferente, "diz Pustogow." Mas no processo, percebemos que essas medições antigas não podiam estar corretas. "Em 2019, a equipe internacional conseguiu mostrar que o suposto efeito de rotação exótico era apenas um artefato de medição:a temperatura medida não correspondia à temperatura real da amostra estudada; na verdade, a amostra estudada na época não era supercondutora. Com esta realização em mente, a supercondutividade do material foi agora reexaminada com grande precisão. Os novos resultados mostram claramente que o rutenato de estrôncio não é um supercondutor tripleto. Em vez, as propriedades correspondem ao que já se conhece dos cupratos.

Contudo, Pustogow não acha isso decepcionante:"É um resultado que traz mais um passo à frente em nossa compreensão da supercondutividade de alta temperatura nesses materiais. A descoberta de que o rutenato de estrôncio mostra um comportamento semelhante aos cupratos significa duas coisas:por um lado, mostra que não estamos lidando com um exótico, novo fenômeno, e por outro lado também significa que temos um novo material à nossa disposição, no qual podemos investigar fenômenos já conhecidos. "O rutenato de estrôncio ultra-puro é mais adequado para isso do que os materiais anteriormente conhecidos. Ele oferece um campo de teste muito mais limpo do que os cupratos.

Além disso, também se aprende algo sobre a confiabilidade do antigo, publicações geralmente aceitas:"Na verdade, pode-se pensar que os resultados da física do estado sólido dificilmente podem estar errados, "diz Pustogow." Enquanto na medicina, você pode ter que se contentar com alguns ratos de laboratório ou uma amostra de mil cobaias, examinamos bilhões de bilhões (cerca de 10 ¹⁹ ) elétrons em um único cristal. Isso aumenta a confiabilidade de nossos resultados. Mas isso não significa que todos os resultados sejam totalmente corretos. Como em toda a ciência, reproduzir os resultados anteriores é indispensável em nosso campo - assim como falsificá-los. "