YbSb2 нарушава симетрията на обръщане на времето

Международен екип от физици е открил първия свръхпроводник от тип I, в който симетрията на обръщане на времето се нарушава спонтанно. Материалът е итербиев антимонид (YbSb₂), а резултатът излезе в Physical Review Letters на 23 септември 2026 г. (том 137, статия 136002). Работата е водена от групата на проф. Рави Пракаш Синг от Индийския институт за научно образование и изследвания (IISER) в Бхопал, със съавтори от IIT Канпур, Университета в Уорик и мюонния център ISIS в Ръдърфорд Апълтън, Великобритания.

Какво точно са измерили

Екипът е израстил монокристали YbSb₂ и ги е охладил до под критичната температура от 0,95(1) K — около –272,2 °C, тоест на по-малко от един градус от абсолютната нула. Преходът е потвърден и чрез електрическото съпротивление, и чрез специфичния топлинен капацитет.

Същинското измерване е направено с мюонна спинова спектроскопия (μSR) в ISIS. Методът внедрява поляризирани мюони в кристала и следи как спинът им се върти — така усеща изключително слаби вътрешни магнитни полета. В нулево външно поле авторите виждат как точно под прехода се появява спонтанно вътрешно поле от 0,44(3) гаус, или около 44 микротесла. За сравнение, магнитното поле на Земята е близо 0,5 гаус.

Втората конфигурация — μSR в напречно поле — показва, че свръхпроводящата празнина е напълно отворена, без нули, и че материалът се държи като класически свръхпроводник от тип I, с критично поле 51(1) гаус при 0,1 K.

Защо тип I е изненадата тук

Свръхпроводниците от тип I изтласкват магнитното поле напълно (ефект на Майснер) и при достатъчно силно поле просто спират да бъдат свръхпроводници. Тип II допускат полето да проникне на дискретни вихри и затова се ползват в магнитите на MRI и на ускорителите.

Спонтанното нарушаване на симетрията на обръщане на времето досега беше наблюдавано само при тип II и се смяташе за запазена марка на неконвенционалната свръхпроводимост. Простичко казано: законите на микросвета обикновено изглеждат еднакво, ако пуснете „филма” назад. Магнитното поле обаче сменя знака си при такова обръщане — ако материалът сам си създава вътрешно поле, двете посоки на времето вече не са еквивалентни. YbSb₂ е първият материал от тип I, при който това се вижда.

Триплетно сдвояване и моди на Майорана

В конвенционалния свръхпроводник електроните се свързват в двойки на Купър с противоположни спинове (синглет). Измерванията и симетричният анализ в рамките на теорията на Гинзбург–Ландау насочват към друго: вътрешно антисиметрично неунитарно триплетно състояние, при което електроните от различни орбитали се сдвояват с подредени спинове.

Изчисленията от първи принципи добавят още един слой — YbSb₂ се оказва ℤ₂ топологичен метал с Дираков възлов контур близо до нивото на Ферми. Според модела на авторите това комбинирано състояние трябва да поддържа безпразнинни повърхностни моди на Майорана: възбуждания, които са собствените си античастици.

Точно тези моди се търсят за топологични кубити, защото информацията в тях е защитена от локални смущения. Тук обаче е редно да сте скептични: повърхностните моди са предсказание от теоретичен модел, а не пряко измерване. Няма наблюдаван кубит, нито устройство — има материал, който според изчисленията е добър кандидат.

Какво следва

Основното ограничение е температурата. При 0,95 K говорим за разреждащ хладилник, тоест за лабораторна физика, а не за приложение. Следващите стъпки са независимо потвърждение на μSR сигнала от друга група и директно търсене на повърхностните състояния — например с тунелна спектроскопия.

Стойността на резултата е концептуална: ако тип I и триплетното сдвояване могат да съществуват заедно, списъкът с места, където да се търси топологична свръхпроводимост, става доста по-дълъг. Статията е достъпна и като препринт в arXiv от 12 януари 2026 г., а phys.org и kaldata я разказаха в началото на октомври.

Заключение

YbSb₂ няма да влезе в нито едно устройство скоро — 0,44 гаус вътрешно поле при 0,95 K е сигнал за физици, не спецификация. Но това е от онези резултати, които махат едно „невъзможно” от учебника: границата между конвенционална и неконвенционална свръхпроводимост минава другаде, отколкото се предполагаше. Както при рекорда от 30,1% на перовскитните тандеми, напредъкът в материалите идва на малки, добре измерени стъпки — и често от инструменти, построени за съвсем други въпроси. Ако ви интересува как подобни прецизни измервания преобръщат утвърдени модели, вижте и новото датиране на кратера Чикшулуб.