Supergeleiding is een volledig verlies van elektrische weerstand. Supergeleiders zijn niet alleen zeer goede metalen:ze vertegenwoordigen een fundamenteel andere elektronische toestand. In normale metalen, elektronen bewegen individueel, en ze botsen met defecten en trillingen in het rooster. Bij supergeleiders, elektronen zijn aan elkaar gebonden door een aantrekkingskracht, waardoor ze op een gecorreleerde manier samen kunnen bewegen en defecten kunnen voorkomen.

In een zeer klein aantal bekende supergeleiders, het begin van supergeleiding veroorzaakt spontane elektrische stromen. Deze stromen zijn heel anders dan die in een normale metaaldraad:ze zijn ingebouwd in de grondtoestand van de supergeleider, en dus kunnen ze niet worden uitgeschakeld. Bijvoorbeeld, in een vel van een supergeleidend materiaal, stromingen kunnen verschijnen die langs de rand stromen, zoals weergegeven in de afbeelding.

Dit is een zeer zeldzame vorm van supergeleiding, en het geeft altijd aan dat de aantrekkelijke interactie iets ongewoons is. sr ₂ RuO ₄ is een beroemd materiaal waarvan wordt gedacht dat dit type supergeleiding voorkomt. Hoewel de overgangstemperatuur laag is - Sr ₂ RuO ₄ supergeleidt alleen onder 1,5 Kelvin - de reden waarom het überhaupt supergeleidt is volledig onbekend. Het verklaren van de supergeleiding in dit materiaal is een belangrijke test geworden voor het begrip van natuurkundigen van supergeleiding in het algemeen. theoretisch, het is erg moeilijk om spontane stromen in Sr . te verkrijgen ₂ RuO ₄ van standaardmodellen van supergeleiding, en dus als ze worden bevestigd, is misschien een nieuw model voor supergeleiding nodig - een aantrekkingskracht die niet wordt gezien in andere materialen.

De manier waarop deze elektrische stromen worden gedetecteerd, is subtiel. Subatomaire deeltjes die bekend staan ​​als muonen worden in het monster geïmplanteerd. De spin van elk muon precesseert dan in welk magnetisch veld dan ook dat bestaat op de stopplaats van het muon. In werkelijkheid, de muonen fungeren als gevoelige detectoren van magnetisch veld, die in het monster kan worden geplaatst. Uit dergelijke muon-implantatie-experimenten is gevonden dat spontane magnetische velden verschijnen wanneer Sr ₂ RuO ₄ wordt supergeleidend, waaruit blijkt dat er spontane elektrische stromen zijn.

Echter, omdat het signaal subtiel is, onderzoekers hebben zich afgevraagd of het echt is. Het begin van supergeleiding is een grote verandering in de elektronische eigenschappen van een materiaal, en misschien verscheen dit subtiele extra signaal omdat het meetapparaat niet goed was afgesteld.

In dit werk, onderzoekers van het Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids, de Technische Universiteit van Dresden, en het Paul Scherrer Instituut (Zwitserland) hebben aangetoond dat wanneer uniaxiale druk wordt uitgeoefend op Sr ₂ RuO ₄ , de spontane stromen beginnen bij een lagere temperatuur dan de supergeleiding. Met andere woorden, de overgang splitst zich in tweeën:eerste supergeleiding, dan spontane stromen. Deze splitsing is niet duidelijk aangetoond in enig ander materiaal, en het is belangrijk omdat het definitief laat zien dat de tweede overgang echt is. De spontane stromen moeten wetenschappelijk verklaard worden, niet als gevolg van een onvolmaakte meting. Dit kan een ingrijpende herschrijving van ons begrip van supergeleiding vereisen.