钚超导体中避免的价态跃迁

凝聚态物理中一些最非凡的现象——以及最大的理论挑战——出现在 $d$ 或 $f$ 电子既未完全局域于其宿主原子核周围，也未完全 itinerant（巡游）之时。这种局域/巡游“二象性”构成了高温 $T_c$ 铜氧化物超导体和重费米子金属间化合物中关联电子态的基础，而在钚的 $5f$ 价电子中表现得尤为明显。在此，我们报道了 $PuCoGa_5$（重费米子中 $T_c$ 最高的超导体，$T_c$=18.5 K）的全套对称性分辨弹性模量，并发现体模量在远高于 $T_c$ 的宽温度范围内出现反常软化。由于已知体模量与价态强耦合，我们提出钚的价态涨落驱动了这种弹性软化。观察到这种弹性软化在 $T_c$ 处超导能隙打开时消失，表明钚的价态涨落在费米面上留有强烈的印记，且 $PuCoGa_5$ 通过进入超导态而避免了价态跃迁。这些测量提供了钚化合物中存在价态不稳定性的直接证据，并表明该系统中异常高的 $T_c$ 是由价态涨落驱动的。