Наблюдение нарушения симметрии обращения времени в сверхпроводнике I типа YbSb₂
Симметрия обращения времени гласит, что физическая система ведет себя одинаково независимо от того, идет ли время вперед или назад. Редкие нетрадиционные сверхпроводники нарушают эту симметрию. В этом случае они спонтанно генерируют крошечные внутренние магнитные поля при переходе в сверхпроводящее состояние. До недавнего времени все известные сверхпроводники, обладающие такими свойствами, относились к типу II. Однако в исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, сообщается об открытии сверхпроводника типа I, который также нарушает симметрию обращения времени. Учёные вырастили монокристаллы YbSb₂, материала с атомной структурой, встречающейся как в обычных, так и в нетрадиционных сверхпроводниках. Проверив его поведение в условиях магнитных полей, физики подтвердили, что это сверхпроводник I типа. В отличие от сверхпроводников II типа, которые пропускают магнитные поля внутрь, материалы I типа полностью выталкивают их наружу.
Рис. Характеристика образца и электронная зонная структура YbSb₂ . Источник: Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/drzq-lfn5
Чтобы изучить поведение YbSb₂, исследователи охладили кристаллы почти до абсолютного нуля и имплантировали мюоны непосредственно в материал. Эти субатомные частицы действуют как высокочувствительные зонды для исследования крошечных магнитных полей внутри него. По мере охлаждения материала до сверхпроводящего состояния возникали спонтанные внутренние магнитные поля. Это свидетельствовало о нарушении симметрии обращения времени в этом сверхпроводнике первого типа. Если бы симметрия сохранялась, эти магнитные поля не возникали бы спонтанно.
Учёные предполагают, что эти спонтанные магнитные поля возникают из-за нетрадиционной сверхпроводящей фазы, известной как внутренне антисимметричное неунитарное триплетное (INT) состояние. Расчеты, основанные на эффективной низкоэнергетической модели, дополнительно указывают на то, что это состояние INT может содержать бесщелевые поверхностные моды Майораны, что свидетельствует о возможности топологической сверхпроводимости в YbSb₂.
Возможность топологической сверхпроводимости в материале I типа открывает новые пути для фундаментальной физики. Это предполагает, что экзотические квантовые состояния могут возникать в сверхпроводнике, который ранее считался сохраняющим симметрию обращения времени.
