超导性是一种现象,电路失去电阻,在一定条件下变得非常有效。有很多不同的方式可以导致这种情况的发生,这些方式被认为是不相容的。研究人员首次在这两种方法之间发现了实现超导性的桥梁。这一新知识可能导致对这一现象的更普遍的理解,并有一天应用。
如果你像大多数人一样,在你的日常生活中有三种物质状态:固体、液体和气体。你可能熟悉第四种物质状态,称为等离子体,它就像一种气体,当它的所有组成原子变得非常热时,就会分散,留下一团超热的亚原子粒子。但是你知道在温度计完全相反的一端存在所谓的第五态物质吗?它被称为玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)。
东京大学固体物理研究所副教授冈崎孝三说:“BEC是一种独特的物质态,它不是由粒子构成的,而是由波构成的。”当冷却到接近绝对零度时,某些物质的原子会在空间中涂抹。这种涂抹不断增加,直到原子(现在更像波而不是粒子)重叠,彼此之间变得难以区分。由此产生的物质表现得像一个单一的实体,具有之前固体、液体或气体状态所没有的新特性,比如超导。直到最近,超导BECs还只是纯理论的,杏耀网站但我们现在已经在实验室中用一种基于铁和硒(非金属元素)的新材料证明了这一点。”
这是BEC首次被实验证实可以作为超导体工作;然而,物质的其他表现,或政体,也可以导致超导。Bardeen-Cooper-Shrieffer (BCS)体系是一种物质的排列方式,当冷却到接近绝对零度时,组成原子的速度减慢并排列整齐,这使得电子更容易通过。这有效地使这些材料的电阻为零。BCS和BEC都需要冰冻-寒冷的环境,而且都涉及到原子的减速。但这些制度在其他方面有很大的不同。长期以来,研究人员一直认为,如果能以某种方式发现这些体系的重叠,就能对超导有更全面的了解。
“证明BECs的超导性是达到目的的一种手段;我们真的很希望探索BECs和bcs之间的重叠,”冈崎说。“这极具挑战性,
杏耀娱乐平台怎么样,但我们独特的仪器和观察方法已经证实了这一点——这些政权之间有一个平稳的过渡。”这暗示了超导背后一个更普遍的基本理论。现在是从事这一领域工作的令人兴奋的时刻。”
冈崎和他的团队使用了基于激光的超低温高能量分辨率的光电发射光谱方法来观察材料从BCS到BEC转变过程中电子的行为方式。电子在这两种体系中的表现不同,它们之间的变化有助于填补超导宏观图景中的一些空白。
超导不仅仅是实验室里的奇珍异宝;电磁铁等超导设备已经应用于实际,世界上最大的粒子加速器——大型强子对撞机(Large Hadron Collider)就是一个例子。然而,如上所述,这些需要超低温的温度,这阻碍了我们可能每天都会看到的超导器件的发展。因此,杏耀平台人们对寻找在更高温度(也许有一天甚至是室温)下形成超导体的方法产生极大兴趣,也就不足为奇了。
冈崎说:“有了超导BECs的确凿证据,我认为这将促使其他研究人员探索温度越来越高的超导现象。”“目前这听起来像是科幻小说,但如果超导现象能在室温附近发生,我们产生能量的能力将大大提高,我们的能源需求将会减少。”