La supraconductivité est une perte complète de résistance électrique. Les supraconducteurs ne sont pas seulement de très bons métaux :ils représentent un état électronique fondamentalement différent. Dans les métaux normaux, les électrons se déplacent individuellement, et ils entrent en collision avec des défauts et des vibrations dans le réseau. Dans les supraconducteurs, les électrons sont liés entre eux par une force d'attraction, ce qui leur permet de se déplacer ensemble de manière corrélée et d'éviter les défauts.

Dans un très petit nombre de supraconducteurs connus, l'apparition de la supraconductivité fait circuler des courants électriques spontanés. Ces courants sont très différents de ceux d'un fil métallique normal :ils sont intégrés à l'état fondamental du supraconducteur, et donc ils ne peuvent pas être éteints. Par exemple, dans une feuille d'un matériau supraconducteur, des courants peuvent apparaître qui circulent autour du bord, comme le montre la figure.

C'est une forme très rare de supraconductivité, et cela indique toujours que l'interaction attrayante est quelque chose d'inhabituel. Sr 2 RuO 4 est un matériau célèbre où ce type de supraconductivité est censé se produire. Bien que la température de transition soit basse—Sr 2 RuO 4 supraconducteurs seulement en dessous de 1,5 Kelvin - la raison pour laquelle il est supraconducteur est complètement inconnue. Expliquer la supraconductivité dans ce matériau est devenu un test majeur de la compréhension des physiciens de la supraconductivité en général. Théoriquement, il est très difficile d'obtenir des courants spontanés dans Sr 2 RuO 4 à partir de modèles standards de supraconductivité, et donc s'ils sont confirmés, un nouveau modèle de supraconductivité - une force d'attraction qui n'est pas vue dans d'autres matériaux - pourrait être nécessaire.

La façon dont ces courants électriques sont détectés est subtile. Des particules subatomiques appelées muons sont implantées dans l'échantillon. Le spin de chaque muon précesse alors dans n'importe quel champ magnétique existant au site d'arrêt du muon. En effet, les muons agissent comme des détecteurs sensibles de champ magnétique, qui peut être placé à l'intérieur de l'échantillon. De telles expériences d'implantation de muons ont montré que des champs magnétiques spontanés apparaissent lorsque Sr 2 RuO 4 devient supraconducteur, ce qui montre qu'il y a des courants électriques spontanés.

Cependant, parce que le signal est subtil, les chercheurs se sont demandé si c'était bien réel. L'apparition de la supraconductivité est un changement majeur dans les propriétés électroniques d'un matériau, et peut-être que ce subtil signal supplémentaire est apparu parce que l'appareil de mesure n'était pas correctement réglé.

Dans ce travail, chercheurs de l'Institut Max Planck de Chimie Physique des Solides, l'Université technique de Dresde, et l'Institut Paul Scherrer (Suisse) ont montré que lorsqu'une pression uniaxiale est appliquée à Sr 2 RuO 4 , les courants spontanés apparaissent à une température inférieure à la supraconductivité. En d'autres termes, la transition se scinde en deux :d'abord la supraconductivité, puis des courants spontanés. Cette division n'a été clairement démontrée dans aucun autre matériau, et c'est important parce qu'il montre définitivement que la seconde transition est réelle. Les courants spontanés doivent être expliqués scientifiquement, pas à cause d'une mesure imparfaite. Cela peut nécessiter une réécriture majeure de notre compréhension de la supraconductivité.