Una espiral de imán y superconductor exprés
Dentro del cristal EuRbFe4As4, las capas de hierro y arsénico se alternan con capas intermedias de europio y rubidio. Al enfriarse por debajo de 15 kelvin (–258 °C), los átomos de europio alinean sus momentos magnéticos en una espiral: cada capa siguiente está girada 90 grados, como los escalones de una escalera de caracol. Es precisamente en este estado donde nace la extraña ondulación superconductora: los pares de electrones, que normalmente transportan corriente sin resistencia por igual en todas direcciones, aquí se agrupan en bandas a lo largo de una sola dirección.
La clave está en las capas de hierro. Están dispuestas de forma asimétrica: el átomo de hierro no tiene centro de inversión, y sobre los electrones actúa la interacción espín-órbita de Rashba. Esto es como un corredor que siente viento lateral: su trayectoria se curva ligeramente según la dirección del espín. La espiral magnética del europio actúa como un campo giratorio y, junto con el efecto Rashba, crea un campo gauge efectivo para los pares de Cooper (electrones enlazados). Este campo actúa de forma selectiva: solo afecta a los electrones con una simetría orbital determinada, aquellos que parecen mancuernas orientadas a lo largo de los ejes x e y.
Este desplazamiento del impulso produce la modulación espacial: el parámetro de orden superconductor oscila en el espacio con un período de unos 8 nanómetros, lo que coincide con el experimento. Además, la teoría predice que entre las capas deben fluir corrientes de bucle espontáneas: pequeños vórtices que podrían detectarse mediante relajación de muones o microscopía SQUID de barrido. Si se encuentran, sería una confirmación directa del mecanismo.
La temperatura de ordenamiento magnético del europio en este compuesto es de solo 15 kelvin. Es más frío que la temperatura media en Plutón, que es de unos 44 K.