Физики выявили область сосуществования двух сверхпроводящих состояний дителлурида урана
Команда физиков Корнеллского университета экспериментально доказала, что в дителлуриде урана (UTe₂) могут одновременно существовать два различных сверхпроводящих состояния. Результат позволил уточнить фазовую диаграмму материала. Результаты опубликованы в журнале Nature Physics 30 октября 2026 года.
Первый автор работы — Сахас Камат, автор для переписки — Брэд Рамшоу. Исследование выполнено в сотрудничестве с другими научными центрами.
Два вида сверхпроводимости в одном кристалле
UTe₂ — необычный материал: он становится сверхпроводником при атмосферном давлении, а под давлением у него появляется второе, отличное по характеру сверхпроводящее состояние. Исследователи уточняли, как эти состояния соотносятся друг с другом при изменении условий.
Камат и Рамшоу воспользовались методом импульсного эхо-ультразвука: посылая короткие акустические импульсы через кристалл и анализируя отражённые сигналы, можно с высокой точностью отслеживать изменения упругих свойств вещества при изменении температуры и давления — а значит, видеть фазовые переходы.
Эксперименты выявили на фазовой диаграмме материала тетракритическую точку (P, T) — особую комбинацию давления и температуры, в окрестности которой оба сверхпроводящих состояния не просто соседствуют, но физически перекрываются и сосуществуют в одном объёме кристалла.
Почему это неожиданно
Обычно при охлаждении вещества упорядоченность возрастает: первая появившаяся фаза подавляет альтернативные. Здесь же одно из двух сверхпроводящих состояний исчезает при дальнейшем охлаждении — необычная последовательность переходов, которую удалось проследить ультразвуковым методом.
При оценке результата важно различать три вывода:
- Два сверхпроводящих состояния могут сосуществовать в изученной области условий.
- Фазовую диаграмму удалось уточнить с помощью ультразвуковых измерений.
- Топологическая сверхпроводимость остаётся гипотезой, требующей проверки.
Авторы намеренно воздерживаются от заявлений о том, что UTe₂ является топологическим сверхпроводником — кандидатом для квантовых вычислений. Этот статус для материала остаётся предметом дискуссий, и настоящая работа его не доказывает и не опровергает.
Обнаружение тетракритической точки открывает новый экспериментальный доступ к многокомпонентной сверхпроводимости — классу явлений, теоретически предсказанных, но крайне редко наблюдавшихся в чистом виде. UTe₂ становится модельной системой для проверки этих теорий.
Читайте также: Полосы заряда в сверхпроводнике связаны с двумя типами магнитных вихрей.
Поддержку исследованию оказали Министерство энергетики США, фонд Gordon & Betty Moore Foundation, NIST, Maryland Quantum Materials Center, Немецкий научно-исследовательский фонд (DFG) и Simons Foundation.
