全球热推荐:实验揭示一种新物质状态“电子四重态”的形成
科技日报记者 张梦然
超导的核心原理是电子形成对。但它们也能凝聚成“四人组”吗?最新研究结果表明它们可以。瑞典物理学家20日在《自然·物理学》杂志发表了种四倍效应和这种物质状态发生机制的第一个实验证据。
(相关资料图)
瑞典皇家理工学院教授伊戈尔·巴巴耶夫在对铁基材料Ba1-xKxFe2As2的一系列实验测量中提出了费米子四倍增的证据。该结果是在巴巴耶夫首次预测这种现象近20年后,以及在他发表论文预测这种现象可能发生在材料中8年后得出的。
铁基超导体材料Ba1−xKxFe2As2被安装用于实验测量。图片来源:瓦迪姆·格里年科、费德里科·卡列里斯
电子配对实现了超导的量子态,这是一种用于磁共振成像扫描仪和量子计算的零电阻电导状态。它发生在材料内部,两个电子结合而不是相互排斥,就像它们在真空中一样。这种现象最初由约翰·巴登、利昂·库珀和约翰·施里弗进行理论描述,他们因此项工作于1972年获得了诺贝尔奖。
所谓的库珀对基本上是“吸引的对立面”。通常情况下,两个电子,即带负电荷的亚原子粒子,会强烈地相互排斥。但是在低温晶体内,它们会松散地成对结合。电子对的电流不再从缺陷和障碍物散射,导体可以失去所有电阻,成为一种新的物质状态:超导体。
但直到最近几年,四费米子凝聚体的理论思想才被广泛接受。
巴巴耶夫说,要使费米子四倍态发生,必须有一些东西可以防止对的凝聚,阻止它们无阻力地流动,同时允许四电子复合物的凝聚。
巴登—库珀—施里弗理论不允许这种行为,当巴巴耶夫在德累斯顿工业大学的实验合作者瓦蒂姆·格林年科在2018年发现费米子四倍冷凝物的第一个迹象时,它挑战了多年来流行的科学共识。研究人员随后在多个机构的实验室进行了3年的实验和调查,以验证这一发现。
巴巴耶夫说,观测的关键是费米子四重凝聚自发地打破了时间反转对称性。在物理学中,时间反转对称性是一种数学运算,它用公式或方程中的负数替换时间表达,以便它们描述时间倒流或所有运动反转的事件。
如果将时间方向倒转,物理学基本定律仍然适用。这也适用于典型的超导体:如果时间的箭头倒转,典型的超导体仍将处于相同的超导状态。
巴巴耶夫表示:“然而,在我们报告的四费米子凝聚体的情况下,时间逆转使它处于不同的状态。可能需要多年的研究才能完全了解这种状态。这些实验提出了许多新问题,揭示了与热梯度、磁场和超声波反应相关的许多仍需更好理解的其他异常特性。”
标签:
- 翻拍版《神雕侠侣》又来了,“五竹”版杨过
- 陈凯歌前妻洪晃怼龚俊?曾扬言要睡够五个男人后却被传精神问题,豪门痞女不简单 每日快讯
- 佘诗曼深夜晒片场随拍 感谢高海宁送美食
- 肖战央华《如梦之梦》豆瓣开分了,观众纷纷评论:低了,低了!-天天快资讯
- 世界时讯:华表奖的这一夜,把电影圈咖位玩明白了,王宝强竟跟王一博一排
- 《小美人鱼》首映口碑出炉!全片集齐黑白黄肤色人鱼,还同父同母-天天视讯
- 熬过2周,四大生肖收获意外惊喜,财运回归,富贵满堂彩-天天看点
- 天天报道:《活埋》导演将拍新片 马丁·斯科塞斯出任制片人
- 陈道明:娶央视主持人恩爱41年,和妻子互相成就,女儿是他的骄傲 要闻速递
- 韩星IU欲来中国捞金,韩媒称将在中国掀起风潮,网友纷纷吐槽抵制 时快讯