Un superconductor no deja que el campo magnético penetre en su interior. Pero si el campo es intenso, acaba entrando, no como un flujo continuo, sino en forma de hilos de vórtice individuales, parecidos a pequeños tornados. Dentro de cada hilo, la superconductividad queda destruida, y alrededor fluye una corriente que no se atenúa. Estos hilos no permanecen quietos: bajo la acción de una corriente pueden moverse, y entonces el superconductor pierde sus notables propiedades.
Para mantener los vórtices en su lugar, el material cuenta con defectos: irregularidades de la red cristalina. Los vórtices se enganchan a ellos como granos de arena a las rugosidades del lecho de un arroyo. Si la corriente es pequeña, los vórtices solo se desplazan ligeramente y vuelven a su posición. Ese desplazamiento se puede medir: se llama profundidad de Campbell, por el físico canadiense que describió por primera vez este efecto. Cuanto más firmemente anclados estén los vórtices, menor será esta profundidad.
En el nuevo experimento, los científicos midieron la profundidad de Campbell en un cristal de CeCoIn₅, un superconductor con propiedades inusuales. Resulta que al aumentar el campo magnético, la red de vórtices no solo se comprime, sino que cambia bruscamente de simetría: los hilos se reorganizan en otro patrón. Es como si una multitud que cruza una plaza pasara de golpe de una cuadrícula cuadrada a una triangular. Estos saltos indican que la superconductividad en este material no se parece a la convencional.
La corriente crítica —la corriente máxima que un superconductor puede transportar sin pérdidas— también resultó ser inusual. Normalmente cae rápidamente al aumentar la temperatura, pero aquí disminuye casi linealmente, como si los vórtices se anclaran más débilmente a los defectos al calentarse. Esta es otra evidencia de que CeCoIn₅ es un superconductor con un mecanismo de emparejamiento de electrones no convencional.
tal como lo escribieron los autores, en inglés 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.
Los hilos de vórtice en un superconductor pueden formar redes regulares, similares a las cristalinas, y se pueden observar mediante microscopía magnética.