Переводчик пытается расслышать шёпот двух людей в шумном зале. Примерно такую задачу решают физики, когда хотят понять, как электроны объединяются в пары внутри сверхпроводника. Если же «зал» ещё и сжат гигантским прессом до давлений в сотни тысяч атмосфер, задача кажется невыполнимой.
Авторы новой работы нашли остроумное решение. Они поместили крошечный кристалл в камеру высокого давления — такую, что умещается на ладони, — и подвели к нему тонкую золотую проволоку. Место контакта стало своего рода «микрофоном»: через него пропускали ток и смотрели, как меняется сопротивление в зависимости от напряжения. Этот метод, называемый андреевской спектроскопией, позволяет напрямую измерить энергетическую щель — ту самую энергию, которая нужна, чтобы разорвать электронную пару. Раньше так делать под давлением было почти невозможно: контакты ломались, образец смещался. Здесь же применили хитрый способ крепления и расщепления проводов, который обеспечил стабильный контакт при давлениях до 15 ГПа.
Сначала метод проверили на чистом ниобии — классическом сверхпроводнике. Всё сошлось: величина щели получилась ровно такой, как предсказывает теория. Затем перешли к более загадочным материалам: кагоме-металлу CsCr3Sb5 и двуcлойному никелату La2PrNi2O7. В обоих случаях на спектрах появился характерный пик при нулевом напряжении — признак того, что пары электронов могут иметь нетривиальную симметрию, то есть ведут себя не так, как в обычных сверхпроводниках. Учёные проследили, как этот пик меняется с температурой, магнитным полем и давлением, и получили убедительные свидетельства необычной сверхпроводимости.
Так был построен мост между двумя мирами: макроскопическими измерениями электрического сопротивления и микроскопическими зондами, чувствительными к квантовой природе электронных пар. Теперь этот мост открыт для десятков других материалов, которые становятся сверхпроводниками только под давлением. Возможно, именно там прячется ключ к сверхпроводимости при комнатной температуре.
Андреевское отражение, на котором основан метод, названо в честь физика Александра Андреева. Оно происходит на границе сверхпроводника с нормальным металлом: электрон, подлетая к границе, не просто отражается, а «забирает» с собой ещё один электрон, образуя пару, а в металл уходит дырка — как если бы мяч, ударившись о стену, превращался в свою тень и улетал обратно.