الموصل الفائق العادي يشبه صفًا من الجنود يسيرون في أزواج: تتحد الإلكترونات وتتجه سبيناتها (وهي «قمم دوارة» داخلية) في اتجاهين متعاكسين. المجال المغناطيسي يقلب هذه الأزواج بسهولة، مدمرًا خاصية التوصيل الفائق.
في UTe₂ الأمر مختلف. هناك، أزواج الإلكترونات لها سبينات موجهة في نفس الاتجاه — مثل شريكي رقص يمسكان بأيدي بعضهما ويدوران بنفس الإيقاع. عندما طبق الفيزيائيون مجالًا مغناطيسيًا على طول المحور c، لم تتغير السبينات تقريبًا حتى 5 تسلا (وهو أقوى بحوالي 100 000 مرة من المجال المغناطيسي للأرض)، ثم عادت بسرعة إلى الحالة الطبيعية. ومع ذلك، استمر التوصيل الفائق حتى في مجالات أعلى من هذا الحد. لاحظ العلماء أنه عندما يكون المجال موجهًا بحيث تصطف سبينات الأزواج على طوله، يصبح التوصيل الفائق أكثر استقرارًا.
هذا السلوك يذكرنا بالهيليوم-3 فائق الميوعة — وهو سائل يتدفق دون احتكاك عند درجات حرارة منخفضة للغاية. ربما يكون UTe₂ قريبًا صلبًا لهذا السائل الغريب. فهم خصائصه قد يساعد في صنع أجهزة يمكن التحكم في السبينات فيها دون تدمير الحالة الكمومية.
القمم الدوارة العنيدة في UTe₂ لا تستسلم للمجال المغناطيسي حتى النهاية، ثم تستسلم دفعة واحدة — لكن التوصيل الفائق يبقى. هذه نافذة على عالم من المواد التي قد تصبح أساسًا لأجهزة الكمبيوتر الكمومية في المستقبل.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.08358
Spin-triplet superconductivity is an intriguing quantum coherent state with both spin and orbital degrees of freedom, which holds significant potential for future applications in quantum technology. However, how the spin of the triplet pairs responds to an external magnetic field remains poorly understood. This is mainly due to the absence of suitable spin-triplet superconductors. Here, we report results of Knight-shift and ac-susceptibility measurements on UTe$$_2$$. We demonstrate that the spin susceptibility, which slightly decreases compared to the normal-state value below the superconducting (SC) transition temperature $$T_{\rm c}$$, is rapidly restored and nearly recovers to the normal-state values around 5 T, well below the SC upper critical field $$H_{c2}$$ when the magnetic field is applied along the $$c$$ axis ($$H \parallel c$$). In addition, we found that $$H_{\rm c2}$$ of superconductivity becomes larger when the SC spin aligns with the magnetic field. By considering the results on $$H \parallel b$$, our results suggest the presence of a close relationship between the spin configuration of the triplet pair and $$H_{\rm c2}$$, as well as the anisotropic pinning interaction acting on the triplet pairs. These phenomena, which have never been observed in spin-singlet superconductors, represent characteristic features unique to spin-triplet superconductors. We discuss the similarities between superconductivity in UTe$$_2$$ and superfluid $$^3$$He, focusing on their spin-triplet pairing states.
المجال المغناطيسي البالغ 5 تسلا، الذي تتغير عنده سبينات UTe₂ فجأة، أقوى بحوالي مليون مرة من مجال مغناطيس الثلاجة.
في مسلسل «الامتداد»، تُستخدم الموصلات الفائقة لصنع محركات ودروع فعالة — الموصلات الفائقة الغريبة مثل UTe₂ قد تجعل هذه التقنيات أكثر واقعية.