Superconductores con "zeitgeist" - cuando los materiales diferencian entre el pasado y el futuro
Los nuevos superconductores son capaces de generar espontáneamente campos magnéticos internos constantes
Los físicos de la Universidad Técnica de Dresde han descubierto campos magnéticos estáticos espontáneos con una simetría de tiempo inverso rota en una clase de superconductores basados en el hierro. Esta propiedad excepcional requiere nuevos modelos teóricos y puede llegar a ser importante en la computación cuántica.
Campos magnéticos dentro de un superconductor con simetría rota de tiempo invertido: Las flechas rojas y azules ilustran la dirección y la fuerza de los campos magnéticos internos para el desarrollo del tiempo hacia adelante y hacia atrás.
Technische Universität Dresden
Lo que ocurrió ayer y lo que ocurrirá mañana son normalmente dos asuntos diferentes y bastante independientes. El pasado y el futuro de la vida humana no son simétricos y por lo tanto no son reversibles. En la física, esto es diferente. Las fuerzas fundamentales de la naturaleza en las partículas elementales, los átomos y las moléculas son simétricas con respecto a su desarrollo en el tiempo: Hacia adelante o hacia atrás no hay diferencia, los científicos llaman a esto una simetría de tiempo inverso.
Durante décadas esta simetría también se encontró en todos los superconductores. Los superconductores son materiales que pueden conducir corrientes eléctricas a bajas temperaturas sin disipación de energía. Una de sus principales aplicaciones es la generación eficiente de fuertes campos magnéticos, por ejemplo en el diagnóstico por resonancia magnética (MRI). Aproximadamente el 99% de todos los materiales superconductores conocidos son simétricos en el tiempo.
Sin embargo, durante algunos años, los físicos han estado descubriendo nuevos superconductores que frenan la simetría de tiempo inverso. Para explicar estas observaciones, el mecanismo básico de la superconductividad, que se conoce desde hace más de 75 años, tuvo que ser modificado considerablemente. Sólo estos nuevos superconductores son capaces de generar espontáneamente campos magnéticos internos constantes. Esto puede conducir a nuevas aplicaciones, por ejemplo en los dispositivos de computación cuántica.
Un equipo internacional de investigación dirigido por el Dr. Vadim Grinenko y el Prof. Hans-Henning Klauss del Instituto de Física de Materiales y Estado Sólido de la Universidad Técnica de Dresde descubrió este nuevo estado magnético con simetría de tiempo inverso rota en superconductores basados en hierro. La síntesis de esta clase versátil de compuestos intermetálicos es comparativamente simple. Por lo tanto, estos superconductores basados en hierro tienen un enorme potencial de aplicaciones.
"En nuestro estudio, mostramos que los superconductores basados en hierro descubiertos hace más de doce años continúan revelando nuevas búsquedas de investigación fundamental, así como posibilidades de nuevas aplicaciones", afirma el Prof. Hans-Henning Klauss.
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Publicación original
V. Grinenko , R. Sarkar, K. Kihou, C. H. Lee, I. Morozov, S. Aswartham, B. Büchner, P. Chekhonin, W. Skrotzki, K. Nenkov, R. Hühne, K. Nielsch, S. -L. Drechsler, V. L. Vadimov, M. A. Silaev, P. A. Volkov, I. Eremin, H. Luetkens, and H.-H. Klauss; "Superconductivity with broken time-reversal symmetry inside a superconducting s-wave state"; Nature Physics; 2020
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