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实验揭示了一种新物质状态

导读 超导的核心原理是电子形成对。但它们也能凝聚成四人一组吗?最近的研究结果表明它们可以,KTH 皇家理工学院的一位物理学家今天发表了关于这

超导的核心原理是电子形成对。但它们也能凝聚成四人一组吗?最近的研究结果表明它们可以,KTH 皇家理工学院的一位物理学家今天发表了关于这种四倍效应和这种物质状态发生机制的第一个实验证据。

今天在《自然物理学》杂志上报道,Egor Babaev 教授和合作者在对铁基材料 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 Babaev 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。

电子配对实现了超导的量子态,这是一种用于 MRI 扫描仪和量子计算的零电阻电导状态。它发生在材料内部,是由于两个电子结合而不是相互排斥,就像它们在真空中一样。这种现象最初是在 Leon Cooper、John Bardeen 和 John Schrieffer 的理论中描述的,他们的工作于 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,两个带负电荷的亚原子粒子的电子会相互强烈排斥。但是在晶体中的低温下,它们会松散地成对结合,从而产生强大的长程有序。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。

直到最近几年,四费米子凝聚体的理论思想才被广泛接受。

Babaev 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并阻止它们无阻力地流动,同时允许四电子复合物的凝聚。

Bardeen-Cooper-Schrieffer 理论不允许这种行为,因此当 Babaev 在德累斯顿工业大学的实验合作者 Vadim Grinenko 在 2018 年发现费米子四倍冷凝物的第一个迹象时,它挑战了多年普遍的科学共识。

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