Un superconductor misterioso desafía teorías tras un sorprendente experimento

Los superconductores son materiales que permiten que la electricidad fluya sin resistencia, pero su funcionamiento no siempre es claro. Uno de los más enigmáticos es el estroncio rutenato (Sr₂RuO₄), que ha desconcertado a los científicos desde que se identificó su comportamiento superconductivo en 1994. A pesar de ser objeto de numerosos estudios, aún existen discrepancias sobre cómo se emparejan sus electrones y qué simetría rige ese proceso.

Para investigar más a fondo, un equipo de investigación de la Universidad de Kioto diseñó un experimento para observar cómo la temperatura de transición superconductora, conocida como Tc, respondía a la tensión aplicada. Se sabe que diferentes estados superconductores reaccionan de maneras distintas cuando un cristal es estirado, comprimido o torcido. Estudios previos, especialmente aquellos que utilizaron ultrasonido, sugirieron que el Sr₂RuO₄ podría albergar un estado superconductivo de dos componentes. Este estado más complejo podría generar efectos inusuales, como campos magnéticos internos o múltiples regiones superconductoras coexistentes.

El experimento de tensión precisa sorprendió a los investigadores. El equipo aplicó tres tipos diferentes de tensión cortante a cristales extremadamente delgados de Sr₂RuO₄. La tensión cortante implica desplazar partes de un cristal lateralmente, similar a deslizar la parte superior de un mazo de cartas respecto a la parte inferior. Utilizando imágenes ópticas de alta resolución, midieron la tensión con precisión a temperaturas tan bajas como 30 grados K (-243 grados C).

Los resultados fueron inesperados. La temperatura de transición superconductora apenas cambió. Cualquier variación en Tc fue menor a 10 milikelvins por cada porcentaje de tensión, lo que es prácticamente indetectable.

Estos hallazgos desafían las teorías predominantes. Las observaciones indican que la tensión cortante tiene casi ninguna influencia sobre cuándo el Sr₂RuO₄ se vuelve superconductivo. Este resultado descarta varias teorías existentes y limita fuertemente los tipos de estados superconductores que pueden ser viables. En lugar de respaldar un estado de dos componentes, los hallazgos apuntan hacia un estado superconductivo de un solo componente o posiblemente a un estado más poco convencional que aún no se ha explorado completamente.

El autor principal, Giordano Mattoni del Centro de Investigación Toyota Riken – Universidad de Kioto, afirmó: "Nuestro estudio representa un gran paso hacia la resolución de uno de los misterios más antiguos en la física de la materia condensada".

Sin embargo, aunque los resultados restringen las posibilidades, también introducen un nuevo desafío. Experimentos previos con ultrasonido mostraron claramente una fuerte respuesta a la tensión cortante, mientras que estas mediciones directas de tensión muestran casi ninguna. Explicar esta discrepancia se ha convertido en una importante pregunta abierta para los investigadores.

El enfoque de control de tensión desarrollado en este trabajo podría ser útil para estudiar otros superconductores que podrían tener un comportamiento de múltiples componentes, incluyendo materiales como UPt₃. También podría ayudar a los científicos a comprender mejor los sistemas con transiciones de fase complejas.

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