Електричний опір URhGe (показано кольором) залежно від температури і магнітного поля. Чорні області (нульовий опір) відповідають надпровідності
Досліди фізиків з Гренобля показують, що сильне магнітне поле наводить у кристалах URhGe абсолютно новий тип магнітної впорядкованості і відроджує в ньому надпровідність, втрачену при більш слабких полях.
Надпровідність - падіння електричного опору до нуля - є одним з макроскопічних проявів квантової взаємодії електронів у твердих тілах. Це явище досить «крихке» і легко руйнується як від високої температури, так і від сильного магнітного поля. Сучасна фізика надпровідників наполегливо шукає способи подолання цих обмежень, підбираючи матеріали, які б залишалися в надпровідному стані при якомога вищих температурах і у присутності якомога сильніших магнітних полів. Пошук цей, як правило, йде методом проб і помилок, проте в разі успіху обіцяє велику практичну вигоду.
Результати досліджень французьких фізиків, опубліковані в статті F. Levy et al., Science, відкривають зовсім новий підхід до проблеми надпровідності в сильному магнітному полі. Замість того щоб боротися з небажаним впливом магнітного поля, можна спробувати створити такі матеріали, в яких магнітне поле, навпаки, допомагає виникненню надпровідності.
Автори цієї роботи вивчали опір зразка URhGe (уран-родій-германій) і виявили абсолютно унікальну його поведінку з ростом прикладеного магнітного поля. Надпровідність «трималася» в зразках аж до магнітних полів близько 2 тесла, що є досить значною величиною навіть без усякої надпровідності. При підвищенні напруженості поля надпровідність руйнувалася, проте коли магнітне поле перевищувало 8 тесла, надпровідність виникала знову! Більш того, за таких полів надпровідність залишалася в матеріалі навіть при трохи більш високих температурах, ніж у відсутності магнітного поля.
В принципі, і раніше спостерігалися матеріали, в яких надпровідність співіснувала з феромагнетизмом і навіть виникала в магнітних полях. Однак у тих випадках все було прозаїчніше: зовнішнє магнітне поле компенсувало спонтанну намагніченість феромагнітного матеріалу, «заохочуючи», таким чином, виникнення надпровідності. У разі URhGe ситуація зовсім інша - тут ніякої компенсації немає. Зовнішнє поле в цьому випадку створює деякий новий тип магнітної впорядкованості, що можна відмітити за розворотом осі намагніченості, і деяким, не до кінця поки ясним способом, доводить матеріал до надпровідного стану.
Найважливішим моментом цієї роботи був той факт, що пошук надпровідності здійснювався вже не наосліп. Ще кілька років тому було зрозуміло, що якщо критичну точку речовини вдасться за допомогою зовнішніх впливів (тиску, магнітного поля) змістити якомога ближче до абсолютного нуля (тобто отримати квантову критичну точку), то поблизу такої точки будуть мати місце квантові фазові переходи і, можливо, виникне надпровідність. Саме це і вдалося здійснити французам.
Варто, нарешті, підкреслити, що ключову роль у цьому досягненні зіграла технологія отримання надчистих кристалів URhGe. Автори відзначають, що навіть найменші домішки руйнували новий тип поведінки матеріалів.
