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超導領域巨大進步:想像不到的g波超導體

超導體是零電阻材料,因此電流可以以接近100%的效率通過它們。聽起來很美,但是有一個問題。現階段要想讓材料成為超導體,通常需把它們冷卻至超低溫。

到目前為止,幾乎所有超導體內部的電子都會結成所謂的「庫珀對」。自旋向上(這裏的向上/下類似於用左手螺旋定則確定順逆時針時拇指所指的方向)的電子與自旋向下的電子結合在一起,從而消除了材料的電阻——因為電阻出現的條件是破開庫珀對,而這需要額外的能量。

當前有兩種主要的超導類型,即s波和d波超導體。

s波超導體通常是鉛、錫和汞之類的常規材料,在超低溫實現超導後,庫珀對相向運動,淨角動量為0。十多年前才出現的d波超導體則不同,內部的庫珀會沿一個軸產生正的角動量,而沿第二軸產生負的動量——具有兩個單位的角動量。

此外,理論上還存在一種p波超導體,內部電子會以平行而非反平行的方式配對。

現在,通過分析釕酸鍶(Strontium ruthenate,縮寫:SRO,是鍶和釕的氧化物,化學式為Sr2RuO4)的共振超聲光譜,科學家發現了一種全新的超導類型——g波超導體。

康奈爾大學的物理學家布拉德·拉姆肖說:「實驗帶來了我們從未想過的新型超導體的可能性。」

研究團隊原本正在尋找理論上的p波超導體,但失敗了,卻找到了完全不同的另一種東西。

材料的彈性常數(基本上就是聲音在材料中的速度)表明,釕酸鍶是一種雙組分超導體,能夠與複雜的電子結合。這意味着該材料不能歸類為s波,d波或p波超導體。

「因此,實驗揭示的是非常非常奇怪的東西,是以前從未見過的。角動量為4個單位的g波。甚至沒有人會想到。」

這一發現是我們在超導領域裏的巨大進步,但也向我們暗示,人類對大自然的奧秘所知還不多。

該研究已發表在《自然·物理學》上。

責任編輯: 李華  來源:新浪 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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