Танцевальная площадка полна пар, кружащихся в вальсе. Обычно партнёры движутся в противоположных направлениях: один делает шаг вперёд, другой — назад, чтобы сохранить общий ритм. В сверхпроводниках электроны тоже образуют пары, и их движение напоминает такой танец: спины (собственные магнитные моменты) смотрят в разные стороны, а орбитальные моменты (характеризующие вращение вокруг ядра) компенсируют друг друга.
Если слегка наклонить пол, танцорам приходится перестроиться. Некоторые пары начинают двигаться в унисон. Именно это происходит, когда кристаллическую решётку ванадия или ниобия растягивают или сжимают. Симметрия кристалла понижается — вместо трёх плоскостей зеркального отражения остаётся лишь одна. Электроны получают возможность спариваться с одинаковыми орбитальными моментами. Расчёты, выполненные с помощью теории функционала плотности для сверхпроводников, показали: на поверхности (111) этот эффект особенно силён.
Самое интересное проявляется в магнитном поле. Если поле направлено вдоль плоскости, но так, что нарушает и ту единственную оставшуюся зеркальную симметрию, в сверхпроводнике возникает намагниченность поперёк приложенного поля. Это похоже на ситуацию, когда вы толкаете тяжёлую тележку вперёд, а она вдруг сама заворачивает вбок — неожиданный и яркий признак того, что внутри неё что-то перестроилось. Такой поперечный магнитный отклик — прямое следствие спаривания электронов с одинаковыми орбитальными моментами, и его можно измерить в эксперименте.
Деформированные сверхпроводники становятся минимальной платформой для новой области — сверхпроводящей орбитроники. Вместо того чтобы управлять только спином электрона (как в спинтронике), здесь используют орбитальные степени свободы. Это сулит более энергоэффективные устройства памяти и логики, где информация кодируется не зарядом, а орбитальным состоянием куперовских пар. Так танец электронов, подстроившийся под наклон площадки, открывает путь к технологиям будущего.
Ванадий и ниобий — элементы-соседи в пятой группе таблицы Менделеева, и оба становятся сверхпроводниками при температурах около 5 и 9 кельвинов соответственно. При такой температуре даже азот замёрз бы в твёрдый лёд.
В романе «Солярис» Станислава Лема океан обладал способностью управлять орбитами частиц, создавая причудливые структуры. Деформированные сверхпроводники — шаг к подобному контролю над квантовым миром.