Superconduttività ad alte temperature: differenze tra le versioni
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La superconduttività nei materiali con temperatura critica elevata scoperti a partire dal 1986, come i cuprati e i superconduttori ferrosi, non è spiegabile nell'ambito della teoria BCS, considerata valida fino a massimo 25-30 K,<ref name=":3" /> e sono perciò definiti non convenzionali. Anche in questi materiali si formano coppie di Cooper ma non a causa dell'azione del reticolo (fonone), essendo la temperatura troppo elevata. Meccanismi alternativi sono stati proposti ma non ci sono ancora teorie definitive. La difficoltà è dovuta alla complessa struttura cristallina di questi materiali, costituiti da più strati e spesso appartenenti al gruppo delle [[perovskiti]].
Le prime ipotesi avanzate per spiegare il fenomeno sono la teoria dell'accoppiamento debole e il modello di accoppiamento interstrato, basate sul presupposto che le complesse proprietà di questi materiali potessero essere studiate considerandone solo l'effetto medio ([[teoria di campo medio]]) e tenedo conto degli effetti magnetici degli [[spin]] degli elettroni.
La teoria dell'accoppiamento debole suppone che la superconduttività emerga dalle fluttuazioni
{{Cita pubblicazione|autore=Monthoux|nome=P.|autore2=Balatsky|autore3=Pines|nome2=A.|nome3=D.|anno=1992|titolo=Weak-coupling theory of high-temperature superconductivity in the antiferromagnetically correlated copper oxides|rivista=[[Physical Review B]]|volume=46|numero=22|pp=14803-14817|doi=10.1103/PhysRevB.46.14803|bibcode=1992PhRvB..4614803M}}</ref>
[[File:Hydrogen eigenstate n1 l0 m0.png|miniatura|100x100px|Orbitale ''s'']]▼
▲La teoria dell'accoppiamento debole suppone che la superconduttività emerga dalle fluttuazioni di spin [[Antiferromagnetismo|antiferromagnetiche]] in un [[Drogaggio|sistema drogato]], come nel [[modello di Hubbard]].<ref name="Mont1992">
{{Cita pubblicazione|autore=Monthoux|nome=P.|anno=1992|titolo=Weak-coupling theory of high-temperature superconductivity in the antiferromagnetically correlated copper oxides|rivista=[[Physical Review B]]|volume=46|numero=22|pp=14803-14817|doi=10.1103/PhysRevB.46.14803|bibcode=1992PhRvB..4614803M|autore2=Balatsky|autore3=Pines|nome2=A.|nome3=D.}}</ref> Secondo tale teoria, la funzione d'onda di accoppiamento degli elettroni nei cuprati superconduttori dovrebbe avere una simmetria di tipo ''d''<sub>x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup></sub> ([[numero quantico orbitale]] ''l''=2 e [[numero quantico magnetico]] ''m''=+2) e quindi asimmetrica rispetto a quella perfettamente sferica della teoria BCS, basata su un orbitale ''s'' (numero quantico orbitale ''l''=0). ▼
{{Vedi anche|Magnone (fisica)}}▼
Nei superconduttori convenzionali, le coppie di cooper si formano a causa delle interazioni con il reticolo cristallino, mentre nei superconduttori non convenzionali il reticolo non ha alcun ruolo pratico. Un meccanismo alternativo, per la formazione di coppie di Cooper, si basa sulle fluttuazioni magnetiche prodotto dagli
▲[[File:Hydrogen eigenstate n1 l0 m0.png|miniatura|100x100px|Orbitale ''s'']]
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Un esperimento escogitato da J.R. Kirtley e C.C. Tsuei per testare il tipo di simmetria si basa sulla [[quantizzazione del flusso]] di un anello a tre grani di YBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>7</sub> (YBCO), sondandone l'interfaccia di giunzione, poiché le coppie di Cooper creano tunnel attraverso una [[giunzione Josephson]] o un collegamento debole.<ref name="Gesh1987">
{{Cita pubblicazione|autore=Geshkenbein|nome=V.|autore2=Larkin|autore3=Barone|nome2=A.|nome3=A.|anno=1987|titolo=Vortices with half magnetic flux quanta in ''heavy-fermion'' superconductors|rivista=[[Physical Review B]]|volume=36|numero=1|pp=235-238|doi=10.1103/PhysRevB.36.235|bibcode=1987PhRvB..36..235G|PMID=9942041}}</ref> Il risultato atteso doveva essere un flusso semi-intero, ad indicare che una magnetizzazione spontanea può verificarsi solo per una giunzione con simmetria di tipo ''d''. Essendo stati i primi risultati ambigui, J.R. Kirtley e C.C. Tsuei pensarono che ciò dipendesse da difetti nella struttura all'interno del materiale, quindi progettarono un esperimento in cui considerarono contemporaneamente le situazioni limite di nessun difetto e di difetti massimi.<ref name="Kirt1995">
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{{Cita pubblicazione|autore=Kirtley|nome=J. R.|autore2=Tsuei|autore3=Ariando|nome2=C. C.|nome3=A.|anno=2006|titolo=Angle-resolved phase-sensitive determination of the in-plane gap symmetry in YBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>7−δ</sub>|rivista=[[Nature Physics]]|volume=2|numero=3|pp=190-194|doi=10.1038/nphys215|bibcode=2006NatPh...2..190K}}</ref> Inoltre osservarono una perfetta simmetria ''d''<sub>x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup></sub> nella forma tetragonale Tl<sub>2</sub>Ba<sub>2</sub>CuO<sub>6.</sub><ref name="Tsue1997">
{{Cita pubblicazione|autore=Tsuei|nome=C. C.|autore2=Kirtley|autore3=Ren|nome2=J. R.|nome3=Z. F.|anno=1997|titolo=Pure ''d''<sub>x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup></sub> order-parameter symmetry in the tetragonal superconductor Tl<sub>2</sub>Ba<sub>2</sub>CuO<sub>6+δ</sub>|rivista=[[Nature]]|volume=387|numero=6632|pp=481-483|doi=10.1038/387481a0|bibcode=1997Natur.387..481T}}</ref>
▲===== Onde di spin =====
▲{{Vedi anche|Magnone (fisica)}}
▲Nei superconduttori convenzionali, le coppie di cooper si formano a causa delle interazioni con il reticolo cristallino, mentre nei superconduttori non convenzionali il reticolo non ha alcun ruolo pratico. Un meccanismo alternativo, per la formazione di coppie di Cooper, si basa sulle fluttuazioni magnetiche prodotto dagli [[spin]] degli elettroni, che si propagano sotto forma di [[Onda|onde di densità]]. Ciò avviene in quanto gli elettroni, essendo dotati di spin, quando si muovono in tali materiali, creano, oltre a una densità di carica, un'''onda di densità di spin'' intorno a se stessi. Analogamente al caso della carica, anche questa variazione di densità attira un elettrone vicino al precedente, formando di nuovo una coppia di Cooper. Inoltre, poiché in tali materiali è presente una forte repulsione coulombiana tra elettroni, l'accoppiamento tra essi non può avvenire sullo stesso sito reticolare, di conseguenza avviene in corrispondenza di siti reticolari vicini, dando origine ad una funzione d'onda di accoppiamento con nodi (zero) all'origine, come nella simmetria ''d''.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Griffin|cognome=Heier|nome2=Sergey Y.|cognome2=Savrasov|data=2025-04-02|titolo=Calculations of spin fluctuation spectral functions ''α<sup>2</sup>F'' in high-temperature superconducting cuprates|rivista=Physical Review B|volume=111|numero=13|pp=134503|accesso=2025-07-27|doi=10.1103/PhysRevB.111.134503|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.111.134503}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Tôru|cognome=Moriya|data=2006|titolo=Developments of the theory of spin fluctuations and spin fluctuation-induced superconductivity|rivista=Proceedings of the Japan Academy, Series B|volume=82|numero=1|pp=1–16|lingua=en|accesso=2025-07-27|doi=10.2183/pjab.82.1|url=http://www.jstage.jst.go.jp/article/pjab/82/1/82_1_1/_article}}</ref>
==== Modello di accoppiamento interstrato ====
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