Supravodivá digitální elektronika nabízí velmi nízkou disipaci energie díky nulovému odporu supravodičů a umožňuje tak dosáhnout daleko vyšších taktovacích frekvencí oproti současným polovodičovým technologiím. Supravodivé víry, zvané též fluxony, nesou kvantum magnetického toku, jsou velmi stabilní, a mohou tedy sloužit jako reprezentace informačních bitů. Rychlá manipulace s víry vyžaduje dobrou znalost jejich vlastností, včetně efektivní setrvačné hmotnosti. Teoretické předpovědi hmotnosti fluxonu se pohybují v rozpětí větším než 8 řádů, experimentální hodnota nebyla dosud uspokojivě stanovena. Naše práce je teprve třetím experimentálním příspěvkem k této problematice.
Metoda použitá pro určení hmotnosti supravodivých vírů spočívá v měření magnetického kruhového dichroismu ve vzdálené infračervené oblasti. Elektrické pole kruhově polarizovaného laserového paprsku působí pohyb fluxonu po cyklotronové trajektorii, jak je znázorněno v krátké animaci (obr. 1). V blízkosti rezonanční frekvence se odezva supravodivých vírů projevuje odlišnou transmisí levotočivě a pravotočivě polarizovaného záření (obr. 2a). V nulovém poli a nad kritickou teplotou, tj. bez supravodivých vírů, pozorujeme stejné transmitance pro obě kruhové polarizace. S rostoucím magnetickým polem a klesající teplotou se však jejich hodnoty rozbíhají (obr. 2b).
Pro interpretaci experimentálních dat jsme zvolili Kopninovu-Vinokurovu teorii, která popisuje dynamiku supravodivých vírů při terahertzových frekvencích. Tuto teorii jsme rozšířili o příspěvek upínání vírů (pinning) a vypočítali komplexní optickou vodivost pro levotočivou a pravotočivou kruhovou polarizaci. Teoretická předpověď, zobrazená jako zvlněná plocha na obr. 2c, je ve velmi dobrém souladu s měřenými hodnotami kruhového dichroismu. Materiálové parametry nutné pro výpočet jsme určili z nezávislých experimentů měřením stejnosměrného odporu a pomocí terahertzové časově rozlišené spektroskopie. Kopninova-Vinokurova teorie definuje hmotnost víru jako frekvenčně závislý komplexní tenzor, který má pouze dvě nezávislé komponenty. Vztah mezi hybností a rychlostí pak můžeme vyjádřit pomocí diagonální a nediagonální komponenty hmotnosti ve tvaru p = μ∥v – μ⊥ [v × z]. V limitě nulové frekvence nabývají obě složky hmotnosti μ∥ a μ⊥ reálných hodnot. V našem případě optimálně dopovaného supravodiče YBa2Cu3O7-δ jsme při teplotě 45 K obdrželi hmotnost víru v pomalé limitě μ∥ = 2.2×108 v jednotkách hmotnosti elektronu na centimetr a více než dvojnásobnou příčnou hmotnost μ⊥= 4.9×108me/cm.