Supraconductivité renforcé par le champ magnétique – FRESCO

nous avons mis en place une nouvelle génération d'expériences sur des échantillons ultra purs. Nous avons réalisé des mesures macroscopiques (transport, chaleur spécifique, dilatation) en très fort champ magnétique et sous pression. Nous avons également réalisé des mesures microscopiques (neutrons) sous champ ou sous pression. Enfin nous avons construit un modèle théorique pour le métamagnétisme.

- Découverte de fluctuations magnétiques incommensurables basse dimension dans l'UTe2 à pression ambiante, gappés dans la phase supraconductrice. Cela indique que le mécanisme supraconducteur est peut-être lié à des fluctuations antiferromagnétiques.

- Identification d'un ordre antiferromagnétique incommensurable dans l'UTe2 sous pression. Cela confirme que les corrélations antiferromagnétiques jouent un rôle majeur, indiquant que l'UTe2 est un quasi-antiferromagnétique à pression ambiante.

- Mise en évidence d'une augmentation de la masse effective lors de la transition métamagnétique dans l'UTe2, pour H le long de b et H incliné de 20 degrés par rapport à b : cela indique que les fluctuations magnétiques atteignent leur maximum, en relation avec l'apparition de la supraconductivité induite par le champ.

- Diagrammes de phase 3D pression-champ magnétique-température dans un champ magnétique pulsé jusqu'à 60 T pour H ||c et H incliné de 30 degrés par rapport à b, et découverte de nouvelles transitions métamagnétiques induites dans la phase tétragonale à haute pression

- Construction et étude du modèle microscopique pour URhGe. Explication de la transition de phase métamagnétique pour H//b. Étude des fluctuations tricritiques.

- Prédiction de diagrammes de phase complexes et d'une multitude d'états induits par champ pour les antiferromagnétiques octaédriques, une nouvelle classe d'aimants géométriquement frustrés.

- Détermination thermodynamique du diagramme de phase de l'UTe2 pour le champ H//b confirmant une phase supraconductrice renforcée par champ et l'existence d'une ligne de transition de phase dans la phase supraconductrice montrant que la phase à champ élevé a un paramètre d'ordre différent. Les différences marquées entre les phases à faible champ et à champ élevé indiquent des mécanismes d'appariement différents.

-Diagramme de phase thermodynamique sous pression et champ H//b de l'UTe2 montrant que la phase supraconductrice apparaissant à la pression ambiante et à champ élevé (H//b) est la même que celle apparaissant à haute pression et champ nul

-Première mesure des oscillations quantiques dans l'UTe2 révélant une surface de Fermi 2D

- Mesures de l'effet Hall dans des champs très élevés sur UTe2 et proposition d'un effet de compensation de type Jaccarino-Peter comme origine de la phase supraconductrice réentrante à champ élevé.

- Développement d'un dispositif de mesure par ultrasons basé sur une detection synchrone(lock-in DC à 600 MHz UHFLI Zurich Instruments) et d'un système rotation pour les mesures ultrasons et de résistivité à 0,3 K et 42 T.

- Observation par ultrasons des signatures de la supraconductivité reentrante bulk sous champ dans l'UTe₂ jusqu'à 0,5 K et jusqu'à 80 T, et dépendance angulaire de la transition métamagnétique dans le plan (b,c) en fort champ

Les résultats obtenus dans ce projet laissent espérer dans un avenir proche une comprehension globale des phénomènes de supraconductivité renforcé par le champ magnétique. Cela ouvre aussi des perspectives de découvertes de nouveaux systèmes présentant ce phénomène et de nouveaux cas de supraconducteurs triplet avec des potentielles applications dans l'ingénierie quantique

Le renforcement ou l'apparition de la supraconductivité sous très fort champ magnétique est sans doute la caractéristique la plus fascinante de tous les supraconducteurs ferromagnétiques connus à ce jour, et qu’on retrouve, exacerbée, dans le nouveau système paramagnétique UTe2. En comprendre le mécanisme de la supraconductivité et la nature des phases supraconductrices est un point clef pour la physique de ces supraconducteurs qui sont très probablement de type p-wave, et excellents candidats à une supraconductivité topologique. C’est le but de ce projet, pour lequel nous allons mettre en place une nouvelle génération de mesures macroscopiques et microscopiques en très fort champ magnétique et sous pression, qui permettent un contrôle rarissime des propriétés tant magnétiques que supraconductrices. Avec un fort couplage théorique, on espère faire de ces composés un nouveau paradigme des supraconducteurs non conventionnels en général, et des supraconducteurs p-wave en particulier.