Речь идет о так называемой «симметрии по отношению к обращению времени»: большинство законов физики работает одинаково независимо от того, течет ли время математически вперед или назад.

Международная команда физиков синтезировала монокристаллы материала под названием диантимонид иттербия (YbSb₂), предположив, что он в конечном счете может улучшить конструкции квантовых компьютеров. Ученые определили его химическую чистоту и уникальные электрические и квантовые свойства. В частности, они установили, что при температуре около -272 °C его электрическое сопротивление падает до нуля и он резко становится сверхпроводящим, сообщает Science Alert.

В сочетании с измерениями удельной теплоемкости это подтвердило, что материал проявляет свойства сверхпроводника I рода. А также подтвердило наличие энергетического барьера, который затрудняет разъединение спаренных электронов и, следовательно, делает сверхпроводящее состояние более устойчивым.

Затем, использовав один вид мюонной спиновой спектроскопии, исследователи обнаружили, что после перехода материала в сверхпроводящую фазу внутри него спонтанно возникают крошечные магнитные поля. Это стало ключевым доказательством того, что диантимонид иттербия может нарушать Т-симметрию: при математическом обращении времени магнитные поля меняют направление. Если бы они этого не делали, они бы сохраняли, а не нарушали эту любопытную особенность времени.

Выполнив второй вид мюонной спиновой спектроскопии, ученые выяснили, что в объемном сверхпроводящем состоянии электроны в YbSb₂ ведут себя нетрадиционным образом: объединяются в необычный «спиновый триплет». Это так называемое «внутренне антисимметричное неунитарное триплетное состояние», то есть, обладающее чистым магнитным моментом — его магнитные силы не компенсируют друг друга. Таким образом, YbSb₂ нарушает симметрию обращения времени самостоятельно, без необходимости внешнего магнитного поля.

Чтобы выяснить, как образуются триплеты, исследователи смоделировали новый материал, показав, что каждый из спаренных электронов происходит из разных энергетических орбиталей.

В результате они установили, что совокупные свойства YbSb₂ способны поддерживать «бесщелевые майорановские поверхностные моды». Это означает, что при низких температурах, пока объем материала ведет себя как сверхпроводник, его поверхность может проявлять майорановские моды — квантовые возбуждения, выступающие собственными античастицами.

В прошлом году команда ученых из США заявила о получении «первого в истории кристалла пространства-времени». Система, структурированная как в пространстве, так и во времени, представляет собой жесткую решетку из топологических солитонов, которые поддерживаются устойчивыми колебаниями ориентаций молекул жидкого кристалла.