(Phys.org) - Een team van onderzoekers van het Tata Institute of Fundamental Research in India heeft ontdekt dat het afkoelen van een monster bismut tot 0,00053 Kelvin ervoor zorgde dat het materiaal een supergeleider werd, een decennia-oude theorie over hoe supergeleiding werkt in gevaar brengen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , het team beschrijft hun koelings- en testaanpak en waarom ze geloven dat wat ze hebben gevonden, natuurkundigen nodig zal hebben om theoretisch werk te heroverwegen dat de omstandigheden beschrijft waaronder een metaal supergeleidend kan worden.

Nadat werd ontdekt dat sommige metalen onder bepaalde omstandigheden supergeleidend kunnen zijn (in 1911), wetenschappers hebben hard gewerkt om te begrijpen hoe ze werken, zodat ze er hun voordeel mee kunnen doen. Er is veel vooruitgang geboekt - supergeleiding wordt nu algemeen gebruikt in sommige apparaten zoals deeltjesversnellers - maar het uiteindelijke doel moet nog worden bereikt - het vinden van een metaal dat supergeleidend is bij kamertemperatuur. In deze nieuwe poging de onderzoekers keken naar bismut - een broos roodachtig grijs metaal dat werd afgedaan als een mogelijke supergeleider omdat het zo'n kleine dragerdichtheid heeft (één mobiel elektron wordt gedeeld door 100, 000 atomen).

Om het metaal te testen, het team boorde gaten in een zilveren staaf en duwde er bismutkristallen in. Vervolgens bedekten ze de staaf met een magnetisch schild dat werd gebruikt om een ​​magnetisch veld over de bismutmonsters te leiden. Sensoren in het schild waren gevoelig genoeg om veranderingen in het magnetische veld tot 10 . op te vangen ^-18 Tesla. Het team koelde vervolgens de constructie die ze hadden gemaakt, kijkend naar het punt waarop het magnetische veld rond de bismutmonsters toenam (een indicator van het Meissner-effect) - dat punt kwam uit op 0,00053 Kelvin, onthullend dat het metaal een supergeleider kan worden als het koud genoeg wordt gemaakt.

De bevinding van het team heeft twijfel doen rijzen over de betrouwbaarheid van de Bardeen-Cooper-Schrieffer-theorie, omdat het metaal niet genoeg elektronen heeft om samen te werken - de manier waarop de meeste halfgeleiders zonder weerstand werken. Het vertegenwoordigt nu ook de supergeleider met de laagste dragerdichtheid. Het werk van het team toont ook aan dat ondanks een aanzienlijke hoeveelheid inspanning die is gestoken in het bestuderen van supergeleiding, het wordt nog steeds niet goed begrepen.

© 2016 Fys.org