الموصل الفائق لا يسمح للمجال المغناطيسي بالدخول إلى داخله. ولكن إذا كان المجال قوياً، فإنه يخترق المادة، ليس كتدفق متصل، بل كخيوط دوامية منفصلة تشبه الأعاصير الصغيرة. داخل كل خيط، تكون الموصلية الفائقة مدمرة، وحوله يتدفق تيار لا يخمد. هذه الخيوط لا تبقى ثابتة: فهي قد تتحرك تحت تأثير التيار، وعندها يفقد الموصل الفائق خصائصه الرائعة.
لإبقاء الدوامات في مكانها، توجد في المادة عيوب — وهي عدم انتظام في الشبكة البلورية. تلتصق الدوامات بهذه العيوب، مثل حبيبات الرمل التي تلتصق بالخشونة في قاع الجدول. إذا كان التيار صغيراً، فإن الدوامات تنزاح قليلاً ثم تعود. ويمكن قياس هذا الانزياح: ويسمى عمق كامبل — نسبة إلى الفيزيائي الكندي الذي وصف هذه الظاهرة أول مرة. وكلما كانت الدوامات مثبتة بإحكام أكبر، كان هذا العمق أصغر.
في التجربة الجديدة، قام العلماء بقياس عمق كامبل في بلورة CeCoIn₅ — وهو موصل فائق ذو خصائص غير عادية. واتضح أنه عند زيادة المجال المغناطيسي، لا تنضغط شبكة الدوامات فحسب، بل تغير تماثلها بشكل حاد: إذ تعيد الخيوط ترتيب نفسها في نمط مختلف. هذا يشبه حشداً من الناس يسيرون في ساحة، ثم يعيدون ترتيب أنفسهم فجأة من شبكة مربعة إلى شبكة مثلثة. هذه القفزات تشير إلى أن الموصلية الفائقة في هذه المادة ليست شبيهة بالموصلية الفائقة التقليدية.
التيار الحرج — وهو أقصى تيار يمكن أن يحمله الموصل الفائق دون فقدان — كان أيضاً غير عادي. عادةً، ينخفض بسرعة مع ارتفاع درجة الحرارة، لكنه هنا يتناقص بشكل شبه خطي، وكأن الدوامات تلتصق بالعيوب بشكل أضعف عند التسخين. وهذا دليل إضافي على أن CeCoIn₅ هو موصل فائق بآلية ازدواج إلكترونات غير تقليدية.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.23657
The temperature and magnetic field dependent magnetic penetration depth, $$\lambda_m(T,H)$$, was measured in a single crystal of a heavy fermion superconductor CeCoIn$$_5$$ using a frequency-domain tunnel diode resonator. In addition to the London penetration depth, which yields the superfluid density, measurements in a finite DC magnetic field provide Campbell penetration depth, $$\lambda_C(T,H)$$, which is directly linked to the true (unrelaxed) critical current density, $$J_c$$. The measured $$\lambda_C(H)$$ in CeCoIn$$_5$$ deviates significantly from the conventional $$\sim \sqrt{H}$$ behavior, and its slope changes abruptly at the characteristic magnetic field values. Considering that our sample is in the clean limit, we interpret this deviation as a fingerprint of the vortex lattice symmetry change. The temperature dependence $$J_c(T)$$ of CeCoIn$$_5$$ calculated from $$\lambda_C(T)$$ is nearly $$T$$-linear over the entire temperature range, also in stark contrast to expectations in a conventional type-II superconductor. Our results provide new evidence for unconventional superconductivity in CeCoIn$$_5$$ from the never-before-measured Campbell penetration depth.
يمكن لخيوط الدوامات في الموصل الفائق أن تشكل شبكات منتظمة تشبه الشبكات البلورية، ويمكن رؤيتها باستخدام المجهر المغناطيسي.