Nuove conoscenze sulla superconduttività indotta magneticamente

Un’équipe internazionale di scienziati, sotto l’egida dell’iniziativa «Integrated Infrastructures Initiative for Neutron Scattering and Muon Spectroscopy» (NMI3), ha scoperto
un nuovo tipo di interazione tra il campo magnetico e gli elettroni all’interno di un superconduttore, il fenomeno è stato descritto per la prima volta in un articolo comparso sulla nota
rivista «Science».

Conducendo alcuni esperimenti su un monocristallo costituito da cerio, cobalto e indio (CeCoIn5) presso la sorgente neutronica di spallazione svizzera (SINQ) dell’Istituto Paul Scherrer (PSI)
di Villingen (Svizzera), i ricercatori canadesi, svizzeri, britannici e statunitensi sono stati sorpresi nell’osservare la formazione di una struttura imprevista del vortice elettromagnetico.
Questi vortici non erano costituiti soltanto da correnti elettriche ad anello. Inoltre, vi erano momenti magnetici bipolari (circolazione chiusa della corrente elettrica) che aumentavano via
via che il campo magnetico diventava più forte.

Il monocristallo è stato raffreddato fino a -273,10° Celsius. A temperature così basse, il movimento dell’atomo si arresta e gli elettroni del materiale impiegato si
accoppiano, cosicché il materiale diventa superconduttivo e conduce elettricità senza che vi sia perdita di energia. Le coppie di elettroni, e quindi lo stato di
superconduttività, tuttavia, possono essere distrutti dai campi magnetici. Ecco perché i superconduttori generalmente hanno una schermatura di protezione da questi campi. Le
correnti elettriche ad anello, e di conseguenza i vortici elettromagnetici, si possono formare quando la schermatura non è completa.

Secondo Michel Kenzelmann dell’Istituto Paul Scherrer (PSI), questi risultati indicano un legame fondamentale tra il magnetismo e la superconduttività. Le nostre osservazioni effettuate
offrono nuove informazioni sulle caratteristiche particolari della superconduttività indotta magneticamente, consentendo di trarre conclusioni sul meccanismo di accoppiamento degli
elettroni nei superconduttori magnetici.

I ricercatori sostengono che la struttura del vortice scoperta recentemente è direttamente connessa a forti movimenti dei momenti bipolari che fungono da «colla» per gli
elettroni, generando così il condensato superconduttivo CeCoIn5.

L’iniziativa NMI3 unisce 23 partner di 14 paesi, tra cui 11 infrastrutture di ricerca e altre organizzazioni. Volta al sostegno dello sviluppo tecnologico europeo e intesa come uno dei
«capisaldi dello Spazio europeo della ricerca», l’iniziativa beneficia di un finanziamento dell’ordine di 21 Mio EUR nell’ambito del Sesto programma quadro (6°PQ).

Per ulteriori informazioni visitare:
https://www.neutron-eu.net/
https://www.sciencemag.org/

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