
Gli scienziati del SLAC National Accelerator Laboratory in California hanno scoperto una disposizione tridimensionale sorprendente degli elettroni in un superconduttore ad alta temperatura. I superconduttori sono materiali che, a determinate temperature (di solito vicino allo zero assoluto), trasmettono l’elettricità senza resistenza. Questa ricerca potrebbe aiutarci a capire meglio come funzionano i superconduttori e forse portare a superconduttori che operano vicino alla temperatura ambiente, anche quelli ad alta temperatura operano molto al di sotto del punto di congelamento dell’acqua.
I ricercatori hanno utilizzato un tipo di cuprati (specificamente ossido di ittrio bario e rame , YBa 2 Cu 3 O 6,67) esposti a un laser a raggi-X a elettroni liberi, in combinazione con un magnete a impulso, un milione di volte più forte del campo magnetico terrestre. Gli intensi impulsi magnetici sono riusciti a sopprimere le proprietà superconduttive del materiale e hanno reso possibile utilizzare il laser per osservare la disposizione degli elettroni. Vicino allo zero assoluto, gli elettroni in alcuni materiali tendono a organizzarsi in onda di densità di carica (CDW): questa ondata non è come un’onda in uno stagno, è una distribuzione statica di elettroni. Finora, le CDW sono state osservate solo in 2D, ma la squadra SLAC – usando la SLAC Linac Coherent Light Source (LCLs), un laser a raggi X – hanno osservato una distribuzione 3D di elettroni.
“Questo è stato totalmente inaspettato e anche molto emozionante”, ha detto Jun-Sik Lee, uno scienziato del personale SLAC e uno dei leader di questo esperimento, in una dichiarazione. “Questo esperimento ha identificato un nuovo ingrediente da considerare in questo campo di studio. Nessuno aveva visto questa immagine 3-D prima. E’ un passo importante nella comprensione della fisica dei superconduttori ad alta temperatura”. Le CDW sono state teoricamente predette nel 1930, ma la prima è stata osservata solo nel 2012. Fin dalla loro scoperta, gli scienziati hanno trovato sempre più prove che le collegano ai superconduttori.
L’ultimo ritrovamento evidenzia l’elevata complessità dei cuprati e le molte proprietà che devono essere prese in considerazione quando si caratterizzano superconduttori.
La squadra vuole effettuare esperimenti di follow-up per fornire una descrizione dettagliata degli effetti e per scoprire se è presente in altri tipi di superconduttori ad alta temperatura.
Il documento è pubblicato sulla rivista Science
Alfredo Carpineti