The Signal
Le misurazioni su UTe₂ individuano un punto tetracritico a 0,20 GPa
Misurazioni a ultrasuoni del ditellururo di uranio rivelano un confine di fase superconduttivo finora mancante e individuano un punto tetracritico vicino a 0,20 GPa. I risultati mappano le regioni in cui due parametri d’ordine supercondutti
Quantum.world Team · Scritto con l’IA · verificato ·
Qui osserviamo un ulteriore confine di fase, caratterizzato da un salto verso l’alto nella velocità del suono.
Sahas Kamat, Jared Dans, Shanta Saha, Artem D. Kokovin, Johnpierre Paglione, Jörg Schmalian e B. J. Ramshaw, Nature Physics
Pubblicato il 30 ottobre 2026, lo studio utilizza misurazioni a ultrasuoni per risolvere un’incongruenza di lunga data nel diagramma di fase pressione–temperatura del ditellururo di uranio, o UTe₂. I ricercatori identificano una transizione mancante che trasforma quello che sembrava un punto di incontro tra fasi superconduttive in un punto tetracritico. I risultati mostrano che due parametri d’ordine superconduttivi distinti coesistono in alcune regioni del diagramma di fase pressione–campo magnetico di UTe₂.
Il confine mancante in UTe₂
UTe₂ è un superconduttore a fermioni pesanti studiato come candidato per una superconduttività non convenzionale, potenzialmente topologica. I precedenti diagrammi di fase mostravano due confini di transizione del secondo ordine che si incontravano in un punto triplo. Gli autori osservano che un simile incontro è vietato dalla termodinamica, il che indica una transizione nascosta o un quadro incompleto del materiale.
Per cercare quella transizione, il gruppo ha misurato la velocità del suono e le proprietà elastiche di UTe₂ sottoposto a pressione. Gli ultrasuoni rispondono ai cambiamenti dei moduli elastici di un materiale, che possono rivelare transizioni di fase termodinamiche. I ricercatori hanno seguito queste variazioni modificando la temperatura, la pressione e il campo magnetico applicato lungo l’asse b del materiale.
Un salto verso l’alto segnala la perdita della componente superconduttiva
A una pressione di 0,213 gigapascal, le misurazioni mostrano salti verso il basso in un modulo di compressione quando il campione entra in due stati superconduttivi: SC2 a 1,63 kelvin e SC1 a 1,58 kelvin. Raffreddando ulteriormente fino a 1,0 kelvin si produce un salto verso l’alto in corrispondenza di un terzo confine, indicato come Tc2*. Gli autori interpretano questo fenomeno come la perdita della componente SC2, mentre SC1 permane.
La transizione non mostra isteresi tra riscaldamento e raffreddamento, in linea con una transizione di fase del secondo ordine. Questo dato è importante perché il confine appena identificato fornisce la linea mancante necessaria a risolvere il quadro del punto triplo vietato. Tra circa 0,20 e 0,22 gigapascal, il campione può entrare in SC2, sviluppare uno stato misto SC1 più SC2 e perdere poi SC2 mentre si raffredda.
Un punto vicino a 0,20 GPa si estende in una linea dipendente dal campo
I ricercatori collocano il punto tetracritico nel diagramma pressione–temperatura vicino a 0,20 gigapascal e 1,6 kelvin. Mappando la transizione in presenza di un campo magnetico, quel punto diventa una linea di punti tetracritici nel più ampio diagramma campo–pressione–temperatura. A 0,11 gigapascal, il punto si trova vicino a 7 tesla e 1,25 kelvin; all’aumentare della pressione, il valore del campo diminuisce fino a raggiungere lo zero vicino a 0,20 gigapascal.
Lo stato misto compare anche a pressione ambiente quando un campo magnetico viene applicato lungo l’asse b. Lo studio lo colloca tra 12 e 18 tesla. Le misurazioni in funzione del campo collegano quindi SC2 indotto dalla pressione alla fase superconduttiva indotta dal campo, tracciando al contempo le regioni in cui le due componenti coesistono.
La coesistenza degli ordini non chiarisce la topologia di UTe₂
L’analisi di Ginzburg–Landau degli autori descrive i due ordini superconduttivi come fortemente competitivi: SC1 cresce mentre la componente SC2 viene soppressa, fino a quando SC2 scompare al confine appena identificato. Il modello rileva inoltre che l’accoppiamento tra gli ordini blocca la loro fase relativa, il che può sopprimere le fluttuazioni superconduttive. A 0,77 gigapascal, il gruppo osserva un’attenuazione del suono insolitamente elevata all’interno di SC2 e la attribuisce a una bassa rigidità di fase in quello stato.
Le misurazioni individuano una regione superconduttiva multicomponente, ma non determinano se questa rompa la simmetria per inversione temporale o sia topologica. Secondo lo studio, queste possibilità dipendono dall’accoppiamento tra i parametri d’ordine; lo scenario di rottura della simmetria è condizionale, non un risultato sperimentale. Il risultato concreto è una mappa di fase rivista, che include uno stato misto a pressione ambiente tra 12 e 18 tesla lungo l’asse b.