Ultravisil UTe2, Aşırı Basınçta İki Farklı Süperiletkenlik Rejimi Ortaya Çıkarıyor

B–P–T faz diyagramı UTe2. Kaynak: Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03504-z

Kuantum araştırmacıları topolojik bir süper iletken arıyor; böyle bir malzemenin keşfi, süper iletkenliğin iki ayrı “lezzetini” bir araya getirerek kuantum hesaplamada büyük ilerlemeler sağlayabilir.

Malzeme halen zor yakalanan bir nesne olsa da, Cornell araştırmacıları uranyum ditelüridin bu iki lezzeti aynı anda sergileyebileceğini göstererek onu baş adayı haline getirdi.

“Henüz kimse ikna edici bir şekilde topolojik bir süper iletken göstermedi, ancak uranyum ditelüridin bunu başarabilmesi için gereken malzemelere en azından sahip olduğu artık biliniyor,” dedi Sanat ve Bilimler Fakültesi’nden fizik doçenti ve Atom ve Katı Hal Fizikleri Laboratuvarı’nın direktörü Brad Ramshaw.

“Thermodynamic Discovery of Tetracriticality and Emergent Multicomponent Superconductivity in UTe2” (UTe2’de Tetr Kritik Noktanın Termodinamik Keşfi ve Beliren Çok Bileşenli Süper iletkenlik), Ramshaw’ın sorumlu yazarı olduğu 30 Ekim’de Nature Physics‘de yayımlandı. Doktora öğrencisi Sahas Kamat, M.S. ’25, ilk yazardır.

İki süper iletkenlik lezzeti varlığını sürdürebilir

Uranyum ditelüride düzenli koşullar altında, yani aşırı soğukta, süper iletkenliğin bir türü ortaya çıkar. Başka bir tür ise yalnızca çok güçlü manyetik alanlar altında veya sıkıştırıcı basınç altında ortaya çıkar.

Uranyum ditelüridin faz diyagramını yeniden çizip düzelten deneyler—süper iletkenliğin sıcaklık ve basınç veya manyetik alanın fonksiyonu olarak ortaya çıktığı bölge haritası—Ramshaw laboratuvarının araştırmacıları, her iki lezzetin de birleşerek topolojik bir süper iletken oluşturması için potansiyelin mevcut olduğunu, ancak henüz kanıtlanmadığını gösterdi ve uzun yıllardır süren bu çok çalışılan malzemeyle ilgili belirsizliği giderdi.

Laboratuvarın hassas nabız ultrason deneyleri ayrıca, süper iletkenliğin bir türünün sıcaklık düştükçe kaybolduğu, usual usual kalıbın tersi olan benzersiz bir durumu da ölçtü.

İş, Ramshaw grubunun ana odağından geliyor: yeni türde süper iletkenler aramak.

“Farklı bileşiklerin yanı sıra, farklı işler için kullanılabilecek farklı türde süperiletkenler bulmaya çalışıyoruz. Süperiletken malzemeler sürekli olarak keşfediliyor. Şu ana kadar 6.000 tanesi kataloglandı. Ancak bunların çoğu temelde aynı türde süperiletken—süperiletkenliği aynı şekilde gösteriyorlar” dedi.

Yaklaşık olarak, bir süperiletken içindeki elektronlar birbirinin etrafında yörüngede dönebilir, Ramshaw söyledi; farklı türler ya da “çeşitler” süperiletkenlik durumu elektron çifti oluşturduğunda iki elektronun sahip olduğu açısal momentumun miktarı ve yönüyle tanımlanır.

Aynı zamanda birden fazla türde süperiletkenlik gösterebilen diğer bileşikler de var, Ramshaw söyledi. Örneğin, nadir bir ağır-fermiyon süperiletken, manyetik alanın bir fonksiyonu olarak türünü değiştiriyor.

Basınç altında haritanın yeniden çizilmesi

Önceki araştırmalar, çok güçlü bir manyetik alanın uranyum ditellüride yeni bir süperiletkenlik türü üreteceğini göstermişti. Kamat, basıncın da bunu sağlayıp sağlamayacağını inceliyordu. İlk araması, uranyum ditellüridin basınç altındaki davranışına dair önceki yayımlanmış araştırmalarda daha temel sorunlar ortaya çıkardı.

“İnsanların zihnindeki harita, süperiletkenin sıcaklık ve basıncın bir fonksiyonu olarak ne yaptığına dair—görüldüğü gibi termodinamiklerle tutarlı değil” dedi Kamat. “Bu beni oldukça rahatsız etti.”

Termodinamik, tüm bilimlerde var olan en sağlam teorilerden biridir, Ramshaw söyledi, bu yüzden başka bir cevap olmak zorundaydı.

“Bu yüzden, haritayı kendi başımıza, geçmişte yapılanlardan bağımsız olarak oluşturmaya başladık” dedi Kamat. “Bu da bizi bu malzemenin basınç altındaki süperiletkenliğinin başka bir türünü bulmaya yönlendirdi.”

Basınç aşırıydı, beş milimetreye odaklanan yaklaşık 18.000 pound, “parmağının küçük parmağına dengelenmiş dokuz araba gibi” dedi Kamat. Basınç oda sıcaklığında sabitlenmek zorundaydı. Sonra sıcaklık aşağıya, aşağıya, 2 ile 1 kelvin arasına düştü.

Elde edilen faz diyagramı, derin soğumadan kaynaklanan süperiletkenliğin bir bölümünü, basınçtan kaynaklanan ayrı bir süperiletkenlik bölümünü (“özel lezzet”) ve ardından deney sırasında iki süperiletkenliğin birlikte var olduğu ve etkileştiği bir bölümü gösteriyor.

“Bir orbital durum türünün haritanın bir bölümünde, orbital durumun başka bir türünün de haritanın başka bir bölümünde var olduğunu ve bunların kesiştiğini gösterdik,” dedi Kamat. “Bu kesişim bölgesinde, aynı anda iki olayın da gerçekleştiğini görüyorsunuz.”

Soğuma süperiletkenliği nasıl ortadan kaldırıyor

Ayrıca, bu iki süperiletkenlik türü etkileşirken rekabet ediyor; biri diğerine karşı yarışıyor ve sıcaklık düştükçe ortadan kalkıyor. Sıcaklık düştükçe bir süperiletkenlik türünün gerçekten ortadan kalkması dikkat çekici, Ramshaw söyledi. Teorik olarak mümkün olsa da, bu ilk kez bir deneyde kanıtlandı.

“Bu burada gerçekleşebilir çünkü başka bir süperiletkenlik devreye girip onu kenara itiyor,” dedi Kamat.

Kuantum bilişim hâlâ birkaç adım uzakta

Kuantum bilişime yönelik bir uygulama, mümkün olsa da, birkaç adım uzakta, Ramshaw söyledi. En az bir teknoloji şirketi, topolojik bir süperiletkenlik mühendisliği yapmaya milyarlarca dolar harcadı, ancak şu ana kadar başarılı olamadı, araştırmacılar söyledi.

“Paralel yaklaşım şudur: Doğamız en az 6.000 süperiletkenliğe sahip, bunlardan biri o süperiletkenlik olabilir,” Ramshaw said. “Bunun bizim sahip olduğumuz en olası olduğunu kanıtladık.”

Makaleye katkıda bulunan araştırmacılar Maryland Üniversitesi, Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü ve Ramshaw’ın Kuantum Malzemeleri programının ortak direktörü olduğu Kanada İleri Araştırmalar Enstitüsü’nden geliyor.

Sahas Kamat et al., Thermodynamic demonstration of tetracriticality and multicomponent superconductivity in UTe2, Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03504-z

Dergi bilgileri:
Nature Physics

Faz geçişleri
Süperiletkenlik
Maddenin topolojik fazları
Süperiletkenler

Cornell Üniversitesi tarafından sağlanmıştır

Hikâyenin arkasında kim var?

2021’den beri yükseköğretim ve sağlık içeriklerinde deneyime sahip, İngilizce Yüksek Lisans. Güvenilir bilim haberlerine adanmış.
Tam profil →

Matematiksel biyoloji alanında lisans, yaratıcı yazma alanında yüksek lisans. Bilim ve dil üzerine benzersiz bakış açılarına sahip, geniş bir yolcu.
Tam profil →

Kaynakça

:
UTe₂, aşırı basınç altında süperiletkenliğin iki farklı biçimini ortaya çıkarır (2026, 30 Ekim)
30 Ekim 2026’da alındı
https://phys.org/news/2026-10-ute-reveals-flavors-superconductivity-extreme.html adresinden

Bu belge telif hakkına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla herhangi bir adil kullanım dışında, içerigin hiçbir kısmı yazılı izin olmadan çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.