Un supraconducteur ordinaire ressemble à une rangée de soldats marchant en couple : les électrons s'associent et leurs spins (les « toupies » internes) pointent dans des directions opposées. Un champ magnétique fait facilement basculer ces paires, détruisant la supraconductivité.
Dans UTe₂, c'est différent. Les paires d'électrons y ont des spins orientés dans le même sens, comme des partenaires de danse qui se tiennent par la main et tournent au même rythme. Lorsque les physiciens ont appliqué un champ magnétique le long de l'axe c, les spins n'ont presque pas changé jusqu'à 5 teslas (soit environ 100 000 fois plus fort que le champ magnétique terrestre), puis sont rapidement revenus à leur état normal. La supraconductivité, elle, persistait même au-delà de ce seuil. Les chercheurs ont remarqué que lorsque le champ est orienté de sorte que les spins des paires s'alignent le long de lui, la supraconductivité devient plus stable.
Ce comportement rappelle l'hélium-3 superfluide, un liquide qui s'écoule sans frottement à des températures extrêmement basses. Peut-être UTe₂ est-il le parent solide de ce liquide exotique. Comprendre ses propriétés pourrait aider à créer des dispositifs où l'on contrôle les spins sans détruire l'état quantique.
Les toupies têtues de UTe₂ ne cèdent pas au champ magnétique jusqu'au bout, puis capitulent d'un coup — mais la supraconductivité demeure. C'est une fenêtre sur un monde de matériaux qui pourraient devenir la base des ordinateurs quantiques de demain.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais 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.
Le champ magnétique de 5 teslas, auquel les spins de UTe₂ changent brusquement de comportement, est environ un million de fois plus fort que celui d'un aimant de réfrigérateur.
Dans la série « The Expanse », les supraconducteurs servent à créer des moteurs et des boucliers efficaces — des supraconducteurs exotiques comme UTe₂ pourraient rendre une telle technologie plus réaliste.