Superconduttori in forti campi elettrici

Ambito della ricerca

Fisica teorica delle interazioni fondamentali

Abstract

Per lungo tempo si è creduto che campi elettrici statici non avessero nessun effetto sui superconduttori metallici a causa dell’effetto di screening che ne limita la penetrazione all’interno della struttura.
Nonostante ciò, recentemente è stato sperimentalmente osservato che dei campi elettrici molto intensi possono distruggere la superconduttività in fili superconduttivi [1].
Una spiegazione teorica convincente di di queste misure non è stata ancora trovata. Tuttavia il nostro gruppo ha recentemente pubblicato due proposte teoriche [2,3], in cui utilizzando una combinazione di tecniche derivanti dalla fisica di alte energie, come l'effetto Schwinger in elettrodinamica quantistica [2], e di tecniche derivanti dalla teoria statistica dei campi, come la teoria di Ginzburg Landau per la superconduttività [3], siamo riusciti a descrivere in maniera coerente buona parte degli esperimenti fatti fino ad ora.

Tuttavia la strada è ancora lunga prima di arrivare a una spiegazione teorica conclusiva che individui il meccanismo microscopico sottostante al fenomeno osservato in [1]. 

La tesi verte quindi su sviluppi della teorie illustrate in [2,3] che permettano di fornire una spiegazione microscopica del fenomeno e che spieghino misure ancora oggi non chiare come l'influenza del campo elettrico sulla fase superconduttiva. 

Per affrontare la tesi lo studente dovrà impadronirsi di tecniche di teoria dei campi, fisica statistica e materia condensata che verranno affrontati assieme ai relatori.


Referenze:
[1] Metallic supercurrent field-effect transistor, G. De Simoni et al., Nature Nanotechnology 13, 802 (2018)

[2] P. Solinas, A. Amoretti, and F. Giazotto, Phys. Rev. Lett. 126, 117001 (2021).

[3] A. Amoretti, D. K. Brattan, N. Magnoli, L. Martinoia, I. Matthaiakakis, and P. Solinas, (2022), arXiv:2202.00687 [cond-mat.supr-con].