奧地利科學家解開 UTe2 超導體 70 Tesla 磁場重現超導之謎

奧地利科學家終於揭開了奇異鈾基超導體在強大磁場下看似復活的原因，這似乎違反了傳統物理定律。這款名為鈾雙碲化物（或 UTe₂）的材料，是一種非傳統重費米子超導體。自 2019 年意外發現以來，它一直困惑著物理學家。人們普遍認為它是自旋三重超導體，其與大多數超導體的異常行為是關鍵。大多數超導體可在極低溫下讓電流以零電阻流動，但強磁場通常會摧毀超導性。然而，UTe₂ 在約 10 Tesla 的磁場（比大多數 MRI 掃描儀強三倍以上）下首先喪失超導狀態，卻在 40 至 70 Tesla 的極強磁場下神

秘恢復零電阻。一個 Tesla 的磁場足以在廢車場吊起一輛汽車。

挑戰量子物理

位於 Klosterneuburg 鎮的奧地利科學與技術院（ISTA）科學家，對 UTe₂ 材料進行廣泛研究，揭示了所謂「再入超導性」的成因。該院助理教授 Kimberly Modic 博士表示，研究人員長期認為磁性在非傳統超導中扮演關鍵角色。「但問題在於，UTe₂ 並非磁性材料，」她指出。「因此，一開始並不明顯為何此材料展現如此特殊的超導狀態。」 為了理解 UTe₂ 在極端磁場下出現的異常超導，科學家在再入超導出現前研究該材料。

他們使用脈衝場設施，在十分之一秒內將樣本暴露於高達 60 Tesla 的快速磁爆。研究第一作者、博士生 Valeska Zambra 表示，團隊旨在確定材料內部磁漲落是否能解釋高場超導。他們開發出一種在極端磁場下探測樣本的方法，使用受控機械「搖晃」。 Zambra 解釋，他們將樣本置於類懸臂桿上，在磁場內操縱並搖動它。「從晶體角度看，搖晃讓磁場方向看似隨時間振盪，從而快速檢查變化場下的磁化。

」此方法讓研究人員在以往無法觸及的條件下，存取橫向磁磁化率。他們發現 UTe₂ 中一區域強橫向磁磁化率，充當黏合電子的「膠水」，解釋了高場超導。 研究人員表示，此工作不僅有助理解 UTe₂，亦為研究奇異量子材料開闢新途徑。他們使用比鹽粒還小的樣本，測量近乎無缺陷的 UTe₂ 片段，並開發技術精準整合這些微小樣本至實驗中。「測量約人髮粗細的小樣本極具挑戰，但這正是我們團隊專長，」Modic 強調。

高場實驗室已聯繫 ISTA 團隊，採用此新測量技術。Modic 指出，UTe₂ 或許展現前所未見的超導類型。「雖然其他非傳統超導體存在，但 UTe₂ 讓『非傳統』一詞聽來幾乎是輕描淡寫，」她在新聞稿中總結。研究已刊登於《Nature Communications》。