Досягнення описано в науковій статті, опублікованій в журналі Nature Physics.
Пояснимо, що речовина в стані надпровідності, як правило, неможливо намагнітити. Зовнішнє магнітне поле не проникає в нього. А якщо по надпровідники пустити струм, такий електромагніт створить магнітне поле в навколишньому просторі, але не всередині себе. І навпаки, намагнічене речовина не можна занурити в надпровідний стан.
Магнітне поле в речовині створюється атомами з неспареними електронами, а надпровідність, навпаки, виникає завдяки парам електронів. Відповідно, поява в речовині джерел магнітного поля заважає йому перейти в надпровідний стан.
Відомо виключно мало матеріалів, які можуть одночасно знаходитися в надпровідного стану і генерувати магнітне поле. Це неймовірне поєднання досягається завдяки особливому властивості: спонтанного порушення симетрії за часом. Чи не занурюючись в нетрі теорії, можна сказати, що минуле такої системи неможливо встановити, виходячи тільки з її сьогодення.
Підкреслимо, що ця "непередбачуваність минулого" удавана. Фізикам невідомі процеси, які дійсно порушували б оборотність часу для електронів, протонів або нейтронів, тобто тих частинок, з яких складається звичайне речовина (а ось з більш екзотичними частинками таке інколи трапляється).
У разі матеріалів зі спонтанним порушенням симетрії за часом мова йде про те, що минуле системи неможливо встановити існуючими методами. Теоретично, якщо б експериментатори могли врахувати стан кожного атома в матеріалі, ні про яку незворотності часу не довелося б говорити. Але така точність виходить далеко за рамки можливого.
Так чи інакше, подібне екзотичне властивість дозволяє матеріалу поєднувати властивості надпровідника і магнетика. Відбуваються при цьому процеси все ще маловивчені, тому вони дуже цікавлять фізиків. З іншого боку, пристрій, здатний бути надпровідників і постійним магнітом, могло б стати в нагоді в розробці нової техніки.
Саме такий матеріал синтезували автори нової статті. Вірніше, це цілий клас арсенидів барію-калію-заліза із загальною формулою Ba1-xKxFe2As2, де x може набувати різних значень.
До слова, синтез відповідних для дослідів монокристалів розміром до одного сантиметра сам по собі був дуже нетривіальний.
"Отримання якісних зразків достатнього розміру є серйозною завдання, так як важливої ??може виявитися будь-яка дрібниця: і матеріал тигля, і чистота реактивів, і обраний склад, і температурний режим. Для отримання монокристалів ми використовували власні напрацювання", - розповідає співавтор статті Ігор Морозов , співробітник хімічного факультету МГУ імені М. В. Ломоносова.
Але зусилля хіміків виправдали себе. Вхідні в команду фізики виявили, що при x приблизно рівному 0,7 речовина набуває особливих властивостей. При температурі -263 градусів Цельсія відбувається спонтанне порушення симетрії за часом. При цьому матеріал занурюється в надпровідний стан і одночасно генерує магнітне поле.
"Отримані результати вказують на те, що для ряду надпровідників при певних складах реалізується маловивчена форма магнетизму. Дивно те, що цей магнетизм породжується надпровідність, що і робить дане явище особливо цікавим.
Подальше дослідження цього явища відкриває нові можливості для створення надпровідних пристроїв ", - резюмує співавтор роботи Вадим Гриненко (Vadim Grinenko) з Технічного університету Дрездена.