Обычный сверхпроводник похож на строй солдат, идущих парами: электроны объединяются, и их спины (внутренние «волчки») смотрят в противоположные стороны. Магнитное поле легко разворачивает такие пары, разрушая сверхпроводимость.
В UTe₂ всё иначе. Там пары электронов имеют спины, направленные в одну сторону — как партнёры в танце, которые держатся за руки и кружатся в одном ритме. Когда физики приложили магнитное поле вдоль оси c, спины почти не изменились до 5 тесла (это примерно в 100 000 раз сильнее магнитного поля Земли), а затем быстро вернулись к нормальному состоянию. При этом сверхпроводимость сохранялась даже при полях выше этого порога. Учёные заметили: когда поле направлено так, что спины пар выстраиваются вдоль него, сверхпроводимость становится более устойчивой.
Такое поведение напоминает сверхтекучий гелий-3 — жидкость, которая течёт без трения при сверхнизких температурах. Возможно, UTe₂ — твёрдотельный родственник этой экзотической жидкости. Понимание его свойств поможет создавать устройства, где спинами можно управлять без разрушения квантового состояния.
Упрямые волчки в UTe₂ не поддаются магнитному полю до последнего, а потом разом сдаются — но сверхпроводимость остаётся. Это окно в мир материалов, которые могут стать основой квантовых компьютеров будущего.
как её написали авторы, на английском 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.
Магнитное поле в 5 тесла, при котором спины в UTe₂ резко меняют поведение, примерно в миллион раз сильнее, чем поле магнитика на холодильнике.
В сериале «Экспансия» сверхпроводники используются для создания эффективных двигателей и щитов — экзотические сверхпроводники вроде UTe₂ могли бы сделать такую технику реальнее.