Bir grup fizikçi, zaman tersine simetrisini (TRS) bozan ilk kez bir tip-I süper iletkeni tespit etti. Hindistan’daki Bilim Eğitimi Araştırmaları Enstitüsü’nün (IISER Bhopal) araştırmacı önderliğindeki ekip, YbSb₂ adlı malzemenin kristallerini üretti ve bu malzemenin süper iletken duruma geçtiğinde kendi içinde kendiliğinden çok küçük manyetik alanlar oluşturduğunu gözlemledi. Çalışma, Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.
Bu buluş, fizik camiasında önemli bir boşluğu dolduruyor. Daha önce zaman tersine simetrisini bozan bilinen tüm süper iletkenlerin tip-II malzemeler olması nedeniyle, bu özelliği gösteren ilk tip-I örneğinin bulunması hem temel fiziğe hem de süper iletkenliğe dair anlayışa yeni bir boyut kazandırıyor.
Süper İletkenlik ve Zaman Tersine Simetrisi Nedir?
Süper iletkenler, ultradüşük sıcaklıklara soğutulduğunda sıfır dirençle elektrik iletme ve manyetik alanları içinden atma özelliği taşıyan malzemelerdir. Kuantum yapılarına bağlı olarak manyetik levitasyon gibi alışılmadıktan özellikler de sergileyebilirler. Bu malzemelerin en ilgi çekici olgulardan biri ise zaman tersine simetrisini bozmasıdır.
Zaman tersine simetri, bir fiziksel sistemin zaman ileri veya geri yönde işlese de aynı şekilde davrandığını ifade eden prensiptir. Nadir rastlanan alışılmadıkan süper iletkenler bu simetriyi kırar ve süper iletken duruma geldiklerinde kendiliğinden çok küçük manyetik alanlar üretir.
Kristaller Nasıl Üretildi ve Ölçüldü?
Araştırmayı önderen Hindistan merkezli IISER Bhopal’dan Anshu Kataria ve meslektaşları, hem geleneksel hem de alışılmadıkan süper iletkenlerde görülen atomik düzene sahip olan YbSb₂ malzemenin tek kristallerini büyüttü. Malzemenin tip-I bir süper iletken olduğunu, manyetik alanlara nasıl tepki verdiğini inceleyerek doğruladılar.
Tip-II süper iletkenlerin aksine, tip-I malzemeler manyetik alanları tamamen içinden iter ve içeri sızmasına izin vermez. Araştırmacılar, kristalleri mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara soğutup doğrudan malzeme içine müson (muon) adını verdikleri altatomik parçacıkları yerleştirdiler.
Bu parçacıklar, malzemenin içindeki çok küçük manyetik alanlara karşı son derece hassas birer prob görevi görür. Malzeme süper iletken duruma soğudukça, kendiliğinden oluşan iç manyetik alanlar ortaya çıktı. Bu durum, tip-I süper iletkenin zaman tersine simetrisini bozduğunun kanıtıydı; simetri korunmuş olsaydı bu manyetik alanlar kendiliğinden oluşmazdı.
“Burada, tip-I süper iletken YbSb₂ içinde zaman tersine simetrisi bozulmasına dair kanıt bildiriyoruz.”
Çalışmanın yazarları
Yeni Süprizler Daha Başlıca mı?
Araştırmacılar, bu kendiliğinden oluşan manyetik alanların, içten antisimetrik üniter olmayan üçlü (INT) olarak adlandırılan alışılmadıkan bir süper iletken fazından kaynaklandığını öne sürüyor.
“Etkin düşük enerjili bir modele dayalı hesaplamalar, bu INT fazının boşluksuz Majorana yüzey modlarını barındırabileceğini ve böylece YbSb₂ içinde topolojik süper iletkenlik olasılığını işaret ettiğini gösteriyor.”
Bir tip-I malzemede topologik süper iletkenlik olanağı, temel fizik için yeni kapılar açıyor. Alışılmadıkan şekilde zaman tersine simetrisini koruduğu düşünülen bir süper iletken türünde bile egzotik kuantum durumlarının ortaya çıkabileceğini öngörüyor.
Bu araştırma, Physical Review Letters dergisinde yayımlanmış olup arXiv üzerinde de erişilebilir durumdadır. Çalışma, süper iletkenliğe dair temel fizik anlayışında yeni bir sayfa açması açısından büyük önem taşıyor.
İlk yorumu siz yazın
Fikrinizi bir kaynak, soru veya yapıcı karşı görüşle geliştirin.