Une équipe de recherche japonaise confirme expérimentalement l'existence d'une supraconductivité triplet de spin à gap complet dans UBe13

Le 30 juillet 2026, l'Université de Kobe et l'Agence japonaise de l'énergie atomique ont annoncé qu'une équipe de recherche dirigée par le professeur Hideki Higashie de l'École supérieure de sciences de l'Université de Kobe et Shoko Minami, étudiante en master à l'époque de la recherche, en collaboration avec Yoshinori Haga, directeur de recherche à l'Agence japonaise de l'énergie atomique, ainsi que des chercheurs de l'Université d'Osaka, a confirmé pour la première fois par voie expérimentale l'existence d'un état supraconducteur triplet de spin à caractéristique de gap complet dans le composé intermétallique UBe13. Ces résultats ont été publiés le 26 juin dans le Journal de la Société de physique du Japon et sélectionnés comme article recommandé par les éditeurs.

Depuis sa découverte en 1983, UBe13 a toujours été considéré comme un matériau candidat important pour la supraconductivité triplet de spin. Contrairement à la supraconductivité singulet de spin courante, dans la supraconductivité triplet de spin, les deux électrons formant une paire de Cooper ont des spins de même direction, et cet état supraconducteur revêt une grande importance pour la compréhension de la supraconductivité non conventionnelle et de la supraconductivité topologique. Cependant, en raison de la difficulté de préparer des échantillons de haute qualité et des propriétés anormales de ce matériau à l'état conducteur normal, son mécanisme supraconducteur et sa structure de gap sont restés longtemps sans confirmation claire.

Figure 1 (a) Image de spin, (b) Image de paire de Cooper singulet de spin, (c) Image de paire de Cooper triplet de spin

Cette étude a utilisé la résonance magnétique nucléaire (RMN), une technique de mesure microscopique, pour effectuer des mesures précises sur les noyaux de béryllium dans des monocristaux d'UBe13 de haute qualité à des températures extrêmement basses. Les chercheurs ont appliqué un champ magnétique dans les trois directions des axes de symétrie du cristal cubique, puis ont observé les variations de la susceptibilité magnétique de spin, confirmant ainsi que ce matériau se trouve dans un état supraconducteur triplet de spin. Par rapport aux mesures conventionnelles de susceptibilité magnétique, la RMN permet de sonder l'état de spin à l'échelle microscopique et d'éviter les interférences dues à l'effet diamagnétique de Meissner du supraconducteur.

Montre les courbes de susceptibilité magnétique de spin mesurées par résonance magnétique nucléaire (RMN) (●). La ligne pointillée rouge représente le comportement attendu d'un supraconducteur conventionnel. La ligne continue bleue représente le comportement attendu d'un supraconducteur triplet de spin

L'équipe de recherche a également mesuré les variations du taux de relaxation RMN en fonction de la température et du champ magnétique, révélant ainsi qu'UBe13 appartient à un système multibande avec plusieurs trajectoires électroniques, et confirmant que son état supraconducteur possède une structure de gap complet sans nœud, c'est-à-dire qu'il n'existe pas de nœud de type “trou” entre l'état conducteur normal et l'état supraconducteur.

Les chercheurs estiment que la “supraconductivité triplet de spin à gap complet” découverte dans cette étude constitue un état supraconducteur particulier, théoriquement lié à la supraconductivité triplet de spin topologique. Ces résultats devraient favoriser la recherche sur la supraconductivité triplet de spin et fournir de nouvelles preuves expérimentales pour la compréhension de la physique de la matière condensée topologique. Selon les prédictions théoriques, des états de particules de Majorana pourraient apparaître à la surface d'un supraconducteur triplet de spin topologique, et ces états, en raison de leur robustesse face au bruit environnemental, sont considérés comme pertinents pour la recherche sur les matériaux des futurs ordinateurs quantiques topologiques.

L'article est intitulé “Preuves par résonance magnétique nucléaire d'un état supraconducteur triplet de spin à gap complet dans UBe13”, avec le DOI