Forschung

Supraleitung mit Symmetriebrechung

22.05.2020 - Eisenbasierte Supraleiter zeigen Verletzung der Zeitsymmetrie.

Was gestern war und was morgen sein wird, sind im Leben eines Menschen zwei unterschiedliche und größtenteils auch unabhängige Ereignisse. Vergangenheit und Zukunft des menschlichen Lebens verlaufen nicht symmetrisch und sind daher nicht umkehrbar. Anders verhält es sich in der Physik. Die fundamentalen Kräfte der Natur in Elementarteilchen, Atomen und Molekülen sind symmetrisch hinsichtlich ihre zeitlichen Entwicklung: vorwärts oder rückwärts macht keinen Unterschied, es handelt sich dabei um die Zeitumkehr-Symmetrie.
 

Diese Symmetrie galt lange auch für Supraleiter. Etwa 99 Prozent aller bisher bekannten supraleitenden Materialien sind Zeitumkehr-symmetrisch. Seit einigen Jahren jedoch entdecken Physikerteams neue Supraleiter, die sich nicht Zeitumkehr-symmetrisch verhalten.

Um diese Beobachtung erklären zu können, musste der seit über 75 Jahren bekannte Mechanismus der Supraleitung in wichtigen Teilen neu durchdacht werden. Die neuartigen Supraleiter können spontan zeitlich stabile Magnetfelder in ihrem Inneren aufbauen, die sie für Anwendungen in Quanten-Computern interessant machen.

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Vadim Grinenko und Hans-Henning Klauss von der TU Dresden entdeckte nun erstmals diesen neuartigen magnetischen Zustand mit verletzter Zeitumkehr-Symmetrie in der Material­klasse der eisenbasierten Supraleiter. Diese Materialen erweisen sich als vielseitige inter­metallische Verbindungen, die technologisch vergleichsweise einfach herzustellen sind und deshalb ein hohes Anwendungs­potenzial haben.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die vor zwölf Jahren entdeckten eisenbasierten Supra­leiter weiterhin neue Impulse für die Grundlagen­forschung und ein hohes Anwendungs­potential liefern“, erläutert Hans-Henning Klaus. 

TU Dresden / DE
 

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