क्योटो युनिव्हर्सिटीच्या शास्त्रज्ञांनी स्ट्रॉन्टियम रुथेनेट (Sr₂RuO₄) वर एक नवीन नजर टाकली, ही सामग्री 1994 मध्ये सुपरकंडक्टिंग असल्याचे आढळून आल्याने संशोधकांना गोंधळात टाकले आहे. सुपरकंडक्टर ही अशी सामग्री आहे जी शून्य प्रतिकारशक्तीसह वीज वाहून नेऊ शकते, सामान्यतः अतिशय कमी तापमानात. बहुतेक पारंपारिक BCS सिद्धांतावर आधारित चांगल्या प्रकारे समजलेल्या नियमांचे पालन करतात, परंतु Sr₂RuO₄ अपवाद राहिले आहेत. हे अपारंपरिक सुपरकंडक्टर म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या वर्गाशी संबंधित आहे, जेथे इलेक्ट्रॉन अशा यंत्रणेद्वारे जोडतात जे अद्याप पूर्णपणे समजलेले नाहीत. सर्वात स्वच्छ आणि सर्वोत्तम-अभ्यास केलेल्या अपारंपरिक सुपरकंडक्टरपैकी एक असूनही, सुपरकंडक्टिव्हिटी तयार करण्यासाठी त्याचे इलेक्ट्रॉन जोडण्याचे नेमके मार्ग अद्याप वादातीत आहेत.
वर्षानुवर्षे, प्रयोगांनी परस्परविरोधी परिणाम दिले आहेत. अल्ट्रासाऊंड अभ्यासांनी असे सुचवले आहे की Sr₂RuO₄ मध्ये दोन-घटक सुपरकंडक्टिंग स्थिती असू शकते. सुपरकंडक्टिंग स्थितीचे वर्णन ऑर्डर पॅरामीटर नावाच्या काहीतरी वापरून केले जाते – एक गणितीय फ्रेमवर्क जे इलेक्ट्रॉन सामग्रीमध्ये स्वतःला कसे व्यवस्थित करतात हे स्पष्ट करते. दोन-घटक अवस्थेत, एकाधिक परस्परसंवादी क्वांटम अवस्था एकत्र राहू शकतात, ज्यामुळे सुपरकंडक्टिव्हिटी अधिक जटिल होते आणि अंतर्गत चुंबकीय क्षेत्र किंवा एकाधिक सुपरकंडक्टिंग डोमेन सारख्या असामान्य प्रभावांना समर्थन देण्यास सक्षम होते. दुसरीकडे, काही अक्षीय दाब प्रयोग एका सोप्या एक-घटक अवस्थेकडे निर्देशित करतात. हा मतभेद चर्चेच्या केंद्रस्थानी राहिला आहे.
त्याचे निराकरण करण्यात मदत करण्यासाठी, क्योटो संघाने एक नवीन दृष्टीकोन वापरला. त्यांनी Sr₂RuO₄ च्या अत्यंत पातळ क्रिस्टल्सवर तीन वेगवेगळ्या प्रकारचे कातरणे लावले. शिअर स्ट्रेन ही क्रिस्टलची कडेकडेची विकृती आहे, जे तळाशी संबंधित कार्ड्सच्या डेकच्या वरच्या बाजूला सरकण्यासारखे आहे. हे सुपरकंडक्टिव्हिटीमागील क्वांटम यंत्रणा उघड करण्यासाठी लागू केले जाते.
ऑप्टिकल इमेजिंग वापरून ताण काळजीपूर्वक मोजला गेला आणि सुपरकंडक्टिंग ट्रान्झिशन तापमान (Tc) — ज्या तापमानात सामग्री सुपरकंडक्टिंग अवस्थेत प्रवेश करते — कमी-फ्रिक्वेंसी चुंबकीय संवेदनशीलता वापरून मागोवा घेण्यात आला, जे 30 केल्विन (−243 °C) पर्यंत सामग्री चुंबकीय क्षेत्रांना कसा प्रतिसाद देते हे मोजते.
परिणाम धक्कादायक होता: Tc केवळ बदलला. कोणतीही भिन्नता 10 मिलीकेल्विन प्रति टक्के स्ट्रेनपेक्षा लहान होती, जी प्रभावीपणे शोधता येत नाही. हे दर्शविते की कातरण ताण Sr₂RuO₄ मधील सुपरकंडक्टिव्हिटीवर फारसा प्रभाव पडत नाही.
हे परिणाम एक-घटक ऑर्डर पॅरामीटर मॉडेलशी जुळतात, परंतु कथा इतकी सोपी नाही. एक-घटक मॉडेल इतर प्रायोगिक निष्कर्षांचे स्पष्टीकरण देऊ शकत नाही, जसे की टाइम-रिव्हर्सल सममिती ब्रेकिंग, सुपरकंडक्टिंग डोमेन्स आणि क्षैतिज रेखा नोड्स. टाइम-रिव्हर्सल सममिती ब्रेकिंग अशा परिस्थितीचा संदर्भ देते जिथे सुपरकंडक्टिंग स्थिती गणितीयदृष्ट्या उलट असल्यास, उत्स्फूर्त अंतर्गत चुंबकीय क्षेत्रांचे अस्तित्व सूचित करते. क्षैतिज रेषा नोड्स हे संवेगाच्या जागेतील क्षेत्र आहेत जेथे सुपरकंडक्टिंग ऊर्जा अंतर शून्यावर येते, जे संपूर्ण क्रिस्टलमध्ये इलेक्ट्रॉन पेअरिंग कसे बदलते याबद्दल संकेत देतात. याचा अर्थ असा की नवीन डेटा अनेक सिद्धांतांना नकार देत असताना, ते पारंपारिक मॉडेलच्या पलीकडे जाणाऱ्या पर्यायी स्पष्टीकरणांची आवश्यकता देखील दर्शविते.
टोयोटा रिकेन-क्योटो युनिव्हर्सिटी रिसर्च सेंटर (TRIKUC) मधील पहिले लेखक आणि संशोधक जिओर्डानो मॅटोनी म्हणाले, “आमचा अभ्यास कंडेन्स्ड मॅटर फिजिक्समधील सर्वात प्रदीर्घ गूढ सोडवण्याच्या दिशेने एक मोठे पाऊल आहे.
निष्कर्ष देखील एक कोडे हायलाइट करते. पूर्वीच्या अल्ट्रासाऊंड प्रयोगांनी मजबूत कातरणेचा प्रभाव दर्शविला होता, तर नवीन थेट ताण मोजमाप तसे करत नाहीत. या दोन पद्धती का असहमत आहेत हे समजून घेणे आता एक मोठा खुला प्रश्न आहे.
Sr₂RuO₄ च्या पलीकडे, या अभ्यासामध्ये विकसित केलेले स्ट्रेन-कंट्रोल तंत्र इतर सुपरकंडक्टर्ससाठी उपयुक्त असू शकते ज्यांच्यामध्ये बहु-घटक अवस्था असू शकतात, जसे की UPt₃, आणि जटिल फेज संक्रमण असलेल्या सामग्रीसाठी.
थोडक्यात, क्योटो टीमचे कार्य कोणत्या प्रकारचे सुपरकंडक्टिंग राज्य Sr₂RuO₄ होस्ट करू शकते याची शक्यता कमी करते. हे दोन-घटक राज्याविरूद्धच्या केसला मजबूत करते परंतु अस्पष्टीकृत वैशिष्ट्ये सोडते जी वादविवादाला चालना देते. या कंपाऊंडमध्ये सुपरकंडक्टिव्हिटी कशी कार्य करते याचे गूढ अद्याप उकललेले नाही, परंतु पुढे जाण्याचा मार्ग अधिक स्पष्ट आहे.
स्रोत: क्योटो विद्यापीठ, निसर्ग
हा लेख AI च्या काही मदतीने व्युत्पन्न केला गेला आणि एका संपादकाने त्याचे पुनरावलोकन केले. अंतर्गत कॉपीराइट कायदा 1976 चे कलम 107या सामग्रीचा उपयोग बातम्यांच्या अहवालासाठी केला जातो. वाजवी वापर हा कॉपीराइट कायद्याद्वारे परवानगी असलेला वापर आहे जो अन्यथा उल्लंघन करू शकतो.
