Girsh Blumberg

Kerri spektroskoopia: kuidas kiraalsed ülijuhid rikuvad ajasümmeetriat?

Kiraalsed ülijuhid on eriliste topoloogiliste omadustega ebatavalised ülijuhtivad materjalid, milles ajasümmeetria on rikutud. Selle klassi ülijuhte peetakse ideaalseteks materjalideks kvantarvutite loomisel. Mis põhjustab kiraalsetes ülijuhtides asümmeetrilise elektrijuhtivuse, on praegu teadmata. Kerri projekt uurib mikroskoopilist mehhanismi, mis seostab ülijuhtivuse ja kiraalsuse. Teadlased on välja töötanud aparatuuri uue põlvkonna, mis võimaldab uurida polaarset Kerri efekti subterahertsilises sagedusvahemikus. Mõõtmised selles energeetilises piirkonnas võimaldavad teadlastel uurida sümmeetria rikkumisi, ebatavalise paardumise põhjusi, kollektiivseid mudeleid keelutsoonis ja ülijuhtide struktuuri korrastatuse parameetreid.

Tulemus

Hiljutised polaarse Kerri efekti (PKE) uuringud, kus polarisatsioonitasandi pöördumine määrati valguskiire peegeldumisel ülijuhi pinnalt, kujutavad endast määravat eksperimenti , mis peaksajasümmeetria (TRS) rikkumise kinnitama või ümber lükkama. Uurimisrühm arendab uue põlvkonna spektroskoopilist aparatuuri PKE spektroskoopiaks energiahemikus, mis on võrreldav ebatavaliste ülijuhtide ergastusspektri pilu laiusega. PKE spektroskoopilised uuringud selles terahertsilises piirkonnas võimaldavad ülijuhtides uurida ajasümmeetria rikkumist, ebatavalise paardumise põhjusi ja kollektiivseid olekuid ergastusspektris. Uurimisrühm kavandab ebatavaliste ülijuhtide PKE pöördenurga submilliradiaanse täpsusega mõõtmisi sagedusvahemikus 0.1 kuni 1 THz temperatuuridel kuni 100 mK, mis on palju madalam ülijuhtide kriitilisest temperatuurist. Meie eesmärk on mõista põhilisi mehhanisme, mis põhjustavad ebatavalise ülijuhtivuse ja selgitada välja ebatavaliste ülijuhtivuse mikroskoopiline olemus.

Mõju

Ülijuhtivus on füüsikaline nähtus, mille korral elektrivool liigub juhis takistusest tingitud energeetiliste kadudeta. Ülijuhtivuse kasutusvaldkond areneb koos materjaliteadusega seotud uuringutega. Tänapäeval kasutatakse ülijuhte meditsiinirakendustes magnetresonantstomograafias (MRT), suurtes magnetilistes juhtsüsteemides, näiteks CERNis asuvas Suures Hadronite Põrgutis, rajatavas termotuumasünteesi reaktoris ITER ja lõpuks ka kvantarvutite loomisel. Väljapakutud uuringud mõjutavad avalikkuse teadlikkust nüüdisaegsest teaduslikust progressist läbi uute lahenduste propageerimise näiteks energeetika, kvantarvutamise ja kliima valdkonnas. Töö hoiab Eesti füüsika teaduse ja kultuuri esirinnas teaduskontaktide kaudu ning propageerib haridust üliõpilaste kaasamisega uuringutesse.