Кристалл CeRh₂As₂ ведёт себя как переключатель: охладите его — и он станет сверхпроводником, а потом поднесите магнит — и он скачком перейдёт в другое сверхпроводящее состояние. Такое поведение редкость: большинство сверхпроводников имеют лишь одно состояние, а тут их два, разделённые резкой границей.
Чтобы разобраться, исследователи пропускали через кристалл ультразвуковые волны при низких температурах, в сильных магнитных полях и под высоким давлением. Скорость и затухание звука меняются, когда внутри материала что-то перестраивается. Оказалось, что в обоих сверхпроводящих состояниях порядок описывается одной величиной — как если бы у выключателя была одна кнопка, а не две. Это подтверждает, что причина — в локальном нарушении симметрии кристалла: атомы церия и родия расположены так, что у электронов нет одинаковых условий во всех направлениях, и это порождает два разных сверхпроводящих состояния.
Кроме того, анализ упругих аномалий указал на присутствие несоразмерной магнитной структуры (её период не совпадает с периодом кристаллической решётки), которая сосуществует со сверхпроводимостью. Это как если бы внутри кристалла жили два разных порядка, не мешая друг другу.
Такие материалы важны не только для понимания фундаментальной физики, но и для будущих технологий: сверхпроводники с переключаемыми состояниями могут стать основой для новых типов электроники, где информация хранится и обрабатывается без потерь энергии.
Сверхпроводимость открыли более ста лет назад, охлаждая ртуть до температуры жидкого гелия — около -269°C. Сегодня сверхпроводники работают в магнитах МРТ и ускорителях частиц.
В романе Артура Кларка «Конец детства» сверхпроводники позволяют строить космические лифты, передавая энергию без потерь. Многофазные сверхпроводники, как CeRh₂As₂, могли бы добавить таким устройствам новые степени свободы.