İlk kez bir Tip-I süper iletkende zaman simetrisi bozuldu

Bhopal’daki Hindistan Bilim Eğitimi ve Araştırma Enstitüsü (IISER) araştırmacıları, YbSb₂ (iterbiyum antimonür) tek kristalleri üzerinde yaptıkları deneylerde sıra dışı bir süper iletkenlik davranışı gözlemledi. Elektriksel direnci sıfırlayan ve manyetik alanları dışarı iten malzeme, süper iletken evreye girerken kendi içinde küçük bir manyetik alan oluşturdu.

Zamanın ileri veya geri akışında sistemin aynı biçimde davranması ilkesine dayanan 'zaman tersinirliği simetrisi'nin bozulması, daha önce yalnızca bazı Tip-II süper iletkenlerde görülmüştü. YbSb₂, bu davranışı sergileyen ilk Tip-I süper iletken olarak literatüre girdi.

MÜONLARLA MANYETİK TESPİT 

YbSb₂’nin mutlak sıfırın hemen üzerinde, yaklaşık 0,95 kelvin sıcaklıkta süper iletken hale geçtiği doğrulandı. Bileşik, 20 gauss değerinde Meissner durumunu korurken 0,1 kelvinde 51 gauss kritik alan sergiledi. Araştırmacılar, malzemenin içindeki çok zayıf manyetik alanları ölçmek için atom altı parçacıklar olan müonların kullanıldığı müon spin gevşemesi (μSR) tekniğinden yararlandı.

Süper iletkenliğe geçiş sırasında yaklaşık 0,44 gauss değerinde, kendiliğinden oluşan statik bir iç manyetik sinyal ortaya çıktı. Bu sinyal, zaman tersinirliği simetrisinin bozulduğunu doğrudan kanıtladı.

TRİPLET EŞLEŞMESİ OLASILIĞI 

Ekip, gözlenen davranışın elektronların dahili bir manyetik karakter kazanarak eşleştiği alışılmadık bir süper iletkenlik biçiminden kaynaklanabileceğini değerlendiriyor. Bu biçim, 'dahili olarak antisimetrik, üniter olmayan triplet durumu' olarak adlandırılıyor.

Araştırmacılar, YbSb₂’yi Tip-I süper iletkenlik, triplet eşleşmesi ve aşikâr olmayan (nontrivial) topolojinin bir arada bulunduğu benzersiz bir malzeme platformu olarak nitelendiriyor. Teorik hesaplamalar da bileşiğin bir Z₂ topolojik metali olduğuna işaret ediyor.

KUANTUM TEKNOLOJİLERİNDE POTANSİYEL 

YbSb₂, gelecekteki kuantum bilgisayarları ve gelişmiş kuantum teknolojileri açısından kritik önem taşıyan Majorana yüzey modlarını barındırma potansiyeline sahip. Bu özellik, egzotik süper iletken durumların incelenmesi için yeni bir araştırma alanı açıyor.

Ekip, simetri kırılmasına yol açan temel mekanizmaları tam olarak belirlemek amacıyla fotoemisyon spektroskopisi, taramalı tünelleme mikroskobu ve ilgili RSb₂ grubu malzemeler üzerindeki deneysel çalışmalarını sürdürmeyi planlıyor.