¿Los pares de Cooper polarizados por espín rompen el principio de exclusión de Pauli?

La parte giratoria puede haberse vuelto simétrica, pero no hay problema si la parte espacial se vuelve antisimétrica. El espacio espacial no es útil para cuasipartículas en materia condensada; el espacio de momento es mejor. A medida que el vector de momento hace un viaje alrededor de la superficie de Fermi, la función de brecha cambia de signo. Para el monótono caso habitual de correlación de onda s, no hay mucho que decir. Para la onda p, la parte espacial se ocupa de Pauli por ti.

Dado que en la materia cristalina la relación entre frecuencia y vector de onda no es simple, y es realmente una multiplicidad de relaciones debidas a las diferentes bandas, se pueden encontrar casos de impares en el espacio, y también impares en el tiempo. Luego vuelve a las camisetas sin mangas para dar vueltas. Entonces, debo corregir cómo comencé esta respuesta: la parte espacial o la parte temporal del par deben ser antisimétricas. Pero no ambos.

En cuanto a cómo se crean estas cosas, cada electrón tiene su término [math]B\dot \sigma[/math]. El campo magnético es diferente en diferentes lugares. Tan seguro como que un bache hace que mi coche se deforme, un campo magnético no uniforme deforma un par de Cooper. Diferentes torques en espines opuestos. Tal como lo entiendo, y probablemente no tenga este derecho, el resultado puede considerarse como una superposición cuántica de un buen par de Cooper de espín singlete recto y uno de espín triple.

Respondí parcialmente esta pregunta allí: https://physics.stackexchange.com/a/62364/16689 : La superconductividad del triplete no viola el principio de exclusión de Pauli porque la función de onda del par Cooper contiene un componente orbital y de espín. Un componente de triplete se caracteriza por una parte de espín simétrica, por lo que el componente espacial debe ser antisimétrico en el intercambio de la posición de los electrones que forman el par de Cooper. Ver la respuesta para más detalles.

La forma general de producir componentes de triplete de espín es asociar una textura de espín con una convencional (llamada$s$-onda) condensado superconductor. Puedes hacerlo por cualquiera

• coloque varios dominios de magnetización no colineales en la proximidad de un superconductor (por ejemplo, en el cruce de Josephson). Véase Bergeret, FS, Volkov, AF y Efetov, KB (2005). Superconductividad de triplete impar y fenómenos relacionados en estructuras superconductor-ferromagnéticas . Revisiones de física moderna, 77 (4), 1321–1373 .

• poner interfaces dependientes del espín, consulte Linder, J. y Robinson, JWA (2015). Espintrónica superconductora . Nature Physics, 11(4), 307–315 o arXiv:1510.00713 que ya citó en su pregunta, o Eschrig, M. (2015). Supercorrientes polarizadas por espín para espintrónica: una revisión del progreso actual . Reports on Progress in Physics, 78(10), 104501 o arXiv:1509.02242 (esta última revisión contiene más referencias que la de Linder y Robinson).

• coloque la interacción espín-órbita en una unión de Josephson, consulte Bergeret, FS y Tokatly, IV (2014). El acoplamiento espín-órbita como fuente de efecto de proximidad triplete de largo alcance en estructuras híbridas superconductor-ferromagnético . Revisión física B, 89(13), 134517 o arXiv:1402.1025 .

Tenga en cuenta que

• Un emparejamiento de tripletes en sistemas de proximidad no es una simetría del condensado, es solo el valor esperado de las correlaciones cuánticas . En particular, en la unión de Josephson, puede generar una correlación no trivial entre los electrones a cada lado de la unión, sin cambiar la simetría del espacio superconductor en los electrodos.

• Hasta donde yo sé, no hay una firma clara de las correlaciones del triplete. Solo se pueden realizar mediciones indirectas. La razón es que las correlaciones singlete y triplete se juntan en los sistemas reales. Sin embargo, las propiedades magnéticas interesantes para las aplicaciones de la espintrónica superconductora se deben únicamente a los componentes del triplete.

• Además de$m=-1$estado triplete$\left|\downarrow\downarrow\right\rangle$y el$m=+1$estado triplete$\left|\uparrow\uparrow\right\rangle$, hay un tercero$m=0$estado triplete$\left|\uparrow\downarrow\right\rangle +\left|\downarrow\uparrow\right\rangle$siendo simétrica en el intercambio de espín. Este último no participa de las propiedades magnéticas de las heteroestructuras superconductoras/ferromagnéticas, así como del singlete$S=0$,$m=0$estado$\left|\uparrow\downarrow\right\rangle -\left|\downarrow\uparrow\right\rangle$.