Юки Ямадзаки и Синго Кобаяши из RIKEN предложили новый метод для изучения куперовских пар в недавно открытых топологических сверхпроводниках. В обычных сверхпроводниках куперовские пары формируются благодаря взаимодействию электронов с фононами и имеют относительно простую симметричную геометрию. Но в топологических сверхпроводниках они имеют более сложную симметрию и создают особые квантовые состояния, известные как майорановские фермионы.
Майорановский фермион, предсказанный в 1937 году, является частицей, идентичной своей античастице. В топологических сверхпроводниках с симметрией обращения времени (концепция в физике, которая подразумевает, что физические законы остаются неизменными, если время обращается вспять) на поверхности могут образовываться пары майорановских фермионов, но в некоторых материалах куперовские пары нарушают эту симметрию обращения времени так, что майорановские фермионы больше не образуют пары. Остаётся только один из фермионов, который не взаимодействует с внешними полями.
Ямадзаки и Кобаяши расширили концепцию майорановских мультипольных откликов (отклики системы на внешние электромагнитные поля, которые зависят от направления и могут проявляться в различных формах, включая электрические и магнитные моменты), чтобы исследовать электромагнитные свойства этих фермионов и их связь с куперовскими парами. Их работа подчеркивает важность дальнейших исследований для выявления методов обнаружения этих уникальных частиц.
Концептуальная иллюстрация майорановского фермиона, который также является собственной античастицей. Мультипольная реакция майорановского фермиона на электромагнитные волны дает информацию о парах Купера в топологическом сверхпроводнике, как предсказали два физика из RIKEN. Изображение: Лаборатория теории конденсированных сред RIKEN
Дополнительная информация: Yuki Yamazaki et al, Majorana multipole response with magnetic point group symmetry, Physical Review B (2024). DOI: 10.1103/PhysRevB.110.134518. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2407.01924
Источник: Revealing the hidden symmetries of a superconductor