Vědci objevili první supravodič typu I porušující časovou inverzní symetrii

Vědci objevili první známý supravodič typu I, který narušuje takzvanou časovou inverzní symetrii – fyzikální princip, podle něhož by se děje v mikrosvětě měly chovat stejně, ať už čas plyne vpřed, nebo vzad. Tento objev otevírá nové otázky o chování materiálů za extrémních podmínek a může posunout dosavadní chápání supravodivosti jako takové.

Supravodivost je jev, při kterém materiál ochlazený na ultranízké teploty vede elektrický proud zcela bez odporu. Elektrony se v takovém stavu pohybují materiálem bez jakýchkoli ztrát energie, což se zásadně liší od běžných vodičů, kde část energie uniká ve formě tepla. Supravodiče navíc dokážou ze svého vnitřku vypudit magnetické pole, což je jev známý jako Meissnerův efekt. Díky němu mohou nad supravodivým materiálem doslova levitovat magnety – efekt, který se dnes využívá například při demonstracích ve výuce fyziky nebo v experimentálních dopravních technologiích.

Supravodiče se tradičně dělí do dvou základních typů. Typ I zahrnuje obvykle čisté kovy, které přecházejí do supravodivého stavu náhle a kompletně vypuzují magnetické pole, dokud síla pole nepřekročí určitou kritickou hranici. Typ II, do kterého patří řada slitin a komplexnějších sloučenin, dovoluje magnetickému poli částečně pronikat do materiálu ve formě malých vírů, což umožňuje těmto materiálům zůstat supravodivými i při silnějších magnetických polích. Nově objevený materiál patří právě do skupiny typu I, což ho řadí mezi jednodušší a starší popisovanou kategorii supravodičů – o to překvapivější je, že vykazuje vlastnost, která se s tímto typem dosud vůbec nepojila.

Narušení časové inverzní symetrie je v souvislosti se supravodiči jev, který byl dříve pozorován jen u několika výjimečných materiálů, a to téměř výhradně u komplexnějších supravodičů typu II nebo u exotických sloučenin se složitou vnitřní strukturou. Znamená to, že se vnitřní magnetické nebo elektronové uspořádání materiálu v supravodivém stavu chová asymetricky vzhledem ke směru toku času – jev, který lze experimentálně zachytit pomocí citlivých magnetických měření. U jednoduchého supravodiče typu I nebyl tento jev dosud nikdy prokázán, což dělá aktuální nález neobvyklým a podnětným pro další výzkum.

Z praktického hlediska má pochopení chování supravodičů význam pro celou řadu technologií. Supravodivé materiály se již dnes využívají v lékařských přístrojích pro magnetickou rezonanci, ve vědeckých zařízeních jako jsou urychlovače částic, nebo v experimentálních systémech pro ukládání a přenos energie bez ztrát. Jejich širšímu praktickému nasazení ale dosud brání nutnost chlazení na extrémně nízké teploty, často blízké absolutní nule, což je energeticky i technicky náročné. Výzkum materiálů, které vykazují neobvyklé nebo dosud nepopsané vlastnosti, může dlouhodobě přispět k lepšímu porozumění mechanismům, které stojí za vznikem supravodivosti, a potenciálně i k hledání materiálů schopných být supravodivé při vyšších, snáze dosažitelných teplotách.

Samotný mechanismus, který stojí za narušením časové symetrie v nově zkoumaném materiálu, zůstává předmětem dalšího zkoumání. Vědci se nyní zaměřují na to, jaké vnitřní uspořádání elektronů nebo magnetických momentů tento jev způsobuje a zda se podobné chování dá nalézt i u dalších, dosud neprozkoumaných materiálů stejného typu. Pokud se ukáže, že jde o obecnější vlastnost, mohlo by to znamenat přehodnocení dosavadního rozdělení supravodičů na základě jejich vnitřní symetrie, nikoli pouze podle toho, jak reagují na magnetické pole.

Objev tak zapadá do širšího trendu moderní fyziky kondenzovaných látek, kde se výzkumníci stále častěji zaměřují na jemné symetrie a asymetrie v chování materiálů, nikoli jen na jejich základní elektrické a magnetické vlastnosti. Takové poznatky mohou mít dlouhodobý dopad na vývoj nových technologií, i když jejich praktické využití bude pravděpodobně otázkou dalších let výzkumu.