Mikä kuljettaa suprajohteiden virtaa ?

Illinoisin yliopiston fysiikan ja kemian professori Philip Phillips ja kollegat ovat havainneet, että jotkin muut kuin elektronit kuljettavat virtaa kuparia sisältävissä suprajohteissa.

Sähkövirtaa kuljettaa materiaalien läpi elektronien virta. Mutta nyt Illinoisin ja Pennsylvanian yliopiston fyysikot toteavat, että kupraatti-suprajohteissa ei ole tarpeeksi elektroneja kuljettamaan virtaa.

Fysiikassa Luttingerin teoreema toteaa, että elektronien määrä materiaalissa on sama kuin elektronien lukumäärä kaikissa sen atomeissa yhteensä. Atomin osahiukkasina elektronit kuljettavat virtaa johtavissa materiaaleissa. Paljon tutkituissa johtavissa materiaaleissa, kuten metalleissa ja puolijohteissa, teoria pitää paikkansa.

Phillipsin ryhmä työskentelee korkean lämpötilan suprajohteiden teorian parissa sillä kupraatit ovat kiusanneet fyysikkoja suprajohtavalla kyvyllään niiden löytymisestä vuodesta 1987 saakka. Ryhmä testasi kehittämäänsä mallia Luttingerin teoreemasta ja havaitsi eroja mitattujen varausten ja liikkuvien elektronien määrässä.

"Tämä tulos kertoo meille, että fysiikkaa ei voi kuvata yksinomaan elektroneilla " toteaa Phillips. "Tämä tarkoittaa sitä, että kupraatit ovat jopa oudompia kuin aiemmin on ajateltu: Jotkin muut kuin elektronit kuljettavat virtaa."

"Teoreetikot ovat jo epäilleet jotain tällaista mutta kukaan ei ole pystynyt todistamaan sitä. Elektroneilla on varauksensa. Siksi, jos elektronit eivät myötävaikuta varausmäärään, sitten onkin paljon selitettävää " toteaa Phillips yliopistonsa tiedotteessa.

Nyt tutkijat selvittävät mahdollisia ehdokkaita virrankantajiksi, erityisesti uudenlaista herätettä, joita kutsutaan epäpartikkeleiksi.

Phillips, UI ylioppilas Kiaran Dave (nyt jatko-opiskelija MIT:ssä) ja University of Pennsylvanian professori Charles Kane julkaisivat tuloksensa Physical Review Letters - lehdessä.

Aiheesta aiemmin:

Yllättävää kilpailua korkean lämpötilan suprajohteissa