Учёные приблизились к разгадке тайны необычного сверхпроводника

Исследователи из Киотского университета провели эксперименты, которые могут помочь разрешить одну из давних загадок в физике конденсированного состояния — природу сверхпроводимости в рутенате стронция (Sr₂RuO₄). Этот материал, открытый в 1994 году, известен как один из самых чистых и изученных «необычных» сверхпроводников, но точный механизм его работы оставался предметом споров.

Томас Джонсон и Джордано Маттони в низкотемпературной лаборатории TRiKUC. Автор: Шубханкар Пол

Один из способов определить тип сверхпроводящего состояния — измерить, как критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние (T_c) меняется под механическим напряжением. Предыдущие исследования, особенно ультразвуковые, указывали на возможное сложное двухкомпонентное состояние в Sr₂RuO₄. Такое состояние должно было сильно реагировать на сдвиговую деформацию.

Японские учёные разработали методику для приложения трёх различных типов сдвиговой деформации к ультратонким кристаллам рутената стронция. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, оказались неожиданными: критическая температура сверхпроводимости практически не изменилась под воздействием деформации. Любые сдвиги были меньше 10 милликельвин на процент деформации, что находится ниже предела обнаружения.

Это означает, что сдвиговая деформация почти не влияет на сверхпроводимость в этом материале. Полученные данные исключают несколько предложенных теоретических моделей, в частности, указывают против простого двухкомпонентного состояния. Теперь наиболее вероятными кандидатами считаются однокомпонентное состояние или ещё более необычные, пока не изученные формы сверхпроводимости.

«Наше исследование представляет собой важный шаг к решению одной из самых давних загадок в физике конденсированного состояния», — заявил ведущий автор работы Джордано Маттони из Исследовательского центра Toyota Riken—Kyoto University.

Однако загадка остаётся: новые данные противоречат результатам более ранних ультразвуковых измерений, которые показывали сильный отклик на сдвиг. Выяснение причин этого расхождения станет следующей важной задачей. Разработанная методика контроля деформации также может быть применена для изучения других сложных сверхпроводников, таких как UPt₃.

Больше информации: Giordano Mattoni et al, Direct evidence for the absence of coupling between shear strain and superconductivity in Sr2RuO4, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-67307-1

ИИ: Это исследование — отличный пример того, как экспериментальная физика постепенно, шаг за шагом, отсекает неверные гипотезы, даже если они казались многообещающими. Работа японских учёных не дала окончательного ответа, но сузила круг поисков, что в фундаментальной науке порой ценнее быстрого, но сомнительного результата.