Японская исследовательская группа экспериментально подтвердила существование спин-триплетной сверхпроводимости с полностью открытой щелью в UBe13

30 июля 2026 года Университет Кобе и Японское агентство по атомной энергии сообщили, что исследовательская группа под руководством профессора Высшей школы естественных наук Университета Кобе Хидеки Адзума и Сатоко Минами (на момент проведения исследования — магистрантка) совместно с руководителем исследований Японского агентства по атомной энергии Ёсинори Хага и исследователями Университета Осаки впервые экспериментально подтвердила существование спин-триплетного сверхпроводящего состояния с полностью открытой щелью в интерметаллическом соединении UBe13. Результаты были опубликованы 26 июня в Journal of the Physical Society of Japan и отобраны в качестве рекомендованной редакцией статьи.

С момента открытия в 1983 году UBe13 рассматривался как важный кандидат в спин-триплетные сверхпроводники. В отличие от обычной спин-синглетной сверхпроводимости, в спин-триплетной сверхпроводимости два электрона, образующие куперовскую пару, имеют одинаковое направление спинов; такое сверхпроводящее состояние имеет большое значение для понимания нетрадиционной и топологической сверхпроводимости. Однако из-за сложности получения высококачественных образцов, а также аномальных свойств этого материала в нормальном проводящем состоянии, механизм сверхпроводимости и структура щели долгое время не были однозначно подтверждены.

Рис. 1 (a) Изображение спина, (b) изображение спин-синглетной куперовской пары, (c) изображение спин-триплетной куперовской пары

В данном исследовании с использованием метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) — микроскопической методики измерения — были проведены прецизионные измерения ядер бериллия в высококачественном монокристалле UBe13 при сверхнизких температурах. После приложения магнитного поля в направлениях трёх осей симметрии кубической кристаллической решётки исследователи наблюдали тенденцию изменения спиновой магнитной восприимчивости и на этом основании подтвердили, что данный материал находится в спин-триплетном сверхпроводящем состоянии. По сравнению с традиционными измерениями магнитной восприимчивости, ЯМР позволяет детектировать спиновое состояние на микроскопическом уровне и помогает избежать помех, связанных с диамагнитным откликом Мейснера в сверхпроводнике.

Показаны кривые спиновой магнитной восприимчивости, измеренные с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) (●). Красная пунктирная линия представляет ожидаемое поведение обычного сверхпроводника. Синяя сплошная линия представляет ожидаемое поведение спин-триплетного сверхпроводника

Исследовательская группа также, измерив зависимость скорости ядерной спин-решёточной релаксации (скорости релаксации ЯМР) от температуры и магнитного поля, дополнительно выявила, что UBe13 относится к многозонной системе с несколькими электронными зонами, и подтвердила, что его сверхпроводящее состояние имеет безузловую структуру полностью открытой щели, то есть между нормальным проводящим и сверхпроводящим состояниями отсутствуют узлы типа “дыр”.

Исследователи полагают, что обнаруженное в ходе данной работы “спин-триплетное состояние с полностью открытой щелью” представляет собой особый класс сверхпроводящих состояний, который теоретически связан с топологической спин-триплетной сверхпроводимостью. Этот результат может способствовать развитию исследований спин-триплетной сверхпроводимости и предоставить новые экспериментальные данные для понимания топологической физики конденсированного состояния. Согласно соответствующим теоретическим прогнозам, на поверхности топологического спин-триплетного сверхпроводника могут возникать состояния майорановских частиц; такие состояния, благодаря своей высокой устойчивости к воздействию шумов окружающей среды, считаются имеющими отношение к исследованиям материалов для топологических квантовых компьютеров следующего поколения.

Статья озаглавлена «Доказательства спин-триплетной сверхпроводимости с полностью открытой щелью в UBe13, полученные методом ядерного магнитного резонанса», DOI: