O kulisach zrealizowanych działań ich autorzy piszą na łamach Nature Physics. Na potrzeby prowadzonych badań wykorzystali próbki tlenku indu, dzięki którym dostrzegli przemianę fazową zachodzącą w nadprzewodniku. Poczynione postępy powinny przynieść praktyczne korzyści, wśród których wymienia się przede wszystkim projektowanie materiałów kwantowych przyszłości.
Czytaj też: Zagadkowe interakcje w nieznanym stanie skupienia materii. Fizycy dokonali szokującego odkrycia
Kluczowym wnioskiem wyciągniętym przez autorów było to, że wysoce nieuporządkowane nadprzewodniki na bazie tlenku indu przechodzą tzw. kwantową przemianę fazową pierwszego rzędu. Takie określenie oznacza bardzo szybkie przejście od stanu nadprzewodzącego do izolującego. Przeprowadzona obserwacja wywołała niemałe zamieszanie ze względu na fakt, że podobnego fenomenu nie widziano do tej pory w nadprzewodnikach.
Zamiast tego występowały zwykle przemiany drugiego rzędu, zachodzące zdecydowanie wolniej i w bardziej stopniowy sposób. Odnotowane postępy będą miały zdaniem samych zainteresowanych przełożenie na wydajniejsze projektowanie materiałów zapewniających funkcjonowanie układów kwantowych cechujących się wyższą stabilnością i wydajnością.
Kwantowa przemiana fazowa pierwszego rzędu nigdy wcześniej nie była obserwowana w materiałach wykazujących nadprzewodnictwo. Z tego względu ostatnie eksperymenty z tlenkiem indu w roli głównej można uznać za przełomowe
Zwykle do przemiany fazowej prowadzą zmiany warunków temperatury czy ciśnienia. Ale jest też aspekt rozpatrywany zdecydowanie rzadziej, choć mogący mieć istotny wpływ na to, co się wydarzy. Jest on określany mianem sztywności nadciekłej, która określa odporność stanu nadprzewodzącego materiału na przemiany fazowe. Jeśli uda się zrozumieć tę kwestię, to fizycy będą mogli wtedy wyjaśnić, dlaczego dochodzi do zaniku nadprzewodnictwa podczas przemian fazowych.
O ile naukowcy spodziewali się, że sztywność nadciekła będzie zmniejszała się w sposób ciągły i płynny, tak eksperymenty poświęcone materiałowi w postaci tlenku indu przyniosły wielką niespodziankę w tym zakresie. Członkowie zespołu badawczego odnotowali bowiem – wykorzystując spektroskopię mikrofalową – gwałtowny spadek nadciekłej sztywności warstw objętego badaniami materiału.
Czytaj też: Tak kwantowe czarne dziury ukrywają się przed naszym wzrokiem. Są jeszcze dziwniejsze od klasycznych
Opisywany fenomen występował w zależności od tego, jak zachowywały się pary Coopera. Ruch zachodzący w uporządkowany bądź nieuporządkowany sposób skutkował realizacją dwóch różnych scenariuszy. Poza tym ważna obserwacja dotyczyła tego, że warstwy tlenku indu traciły nadprzewodnictwo nie w związku z siłą parowania elektronów, lecz wynikało to z nadciekłej sztywności. Kolejny etap badań powinien wykazać, w jaki sposób poczynione postępy będą mogły przełożyć się na praktyczne zastosowania.