物理學家發現超導新狀態的有力證據

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研究人員發現了迄今為止最清晰的證據,證明存在一種與其映象不同的超導狀態。賓夕法尼亞州立大學的首席科學家劉穎表示,經過六年的努力,這些結果是“確鑿的證據”,證明釕酸鍶(SRO)表現出“奇宇稱”超導性,有時也稱為自旋三重態超導性。但並非所有人都對此信服。該結果發表在最新一期的《科學》雜誌上。

超導性發生在材料中的電子形成對時,這些電子對隨後合併成單一的量子力學狀態,從而以零電阻的方式傳導電流。在不同的材料中,電子對具有不同的特性。在大多數超導體中,電子對具有“偶宇稱”,這意味著它們在鏡子中看起來相同。相反,在SRO中,實驗表明電子對在低於絕對零度以上 1 攝氏度的溫度下形成奇宇稱,也就是材料變成超導體時。相關的狀態發生在超流體3He中,專家們基於間接證據推測,少數其他超導體也表現出這種狀態。

為了進行直接測量,劉及其同事首先必須弄清楚如何與普通超導體形成結,以便將電子對注入SRO。然後在SRO的微小拋光晶體的相對兩側製作了兩個這樣的結,形成了一個超導量子干涉器件(SQUID)(見圖)。透過兩個並聯的結可以流動的超導電流取決於它們是否同相。對於奇宇稱超導體,電子對應該具有相反的相位,並且它們之間的相消干涉會減少總電流。然而,小於地球磁場 1% 的磁場可以完全擾亂相位,因此研究人員必須仔細排除所有雜散場。他們還必須校正由測量電流本身引起的磁場。


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由於這些校正,伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的戴爾·範·哈林根表示,賓夕法尼亞州立大學的工作“非常具有暗示性,但並非決定性的”。範·哈林根的研究小組率先在高溫度超導體上採用了干涉技術,並且一直在嘗試將其擴充套件到SRO。

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