
塔斯社,11月7日。通过研究玻色-爱因斯坦固体冷凝物的性质-一种表现像一个巨型原子的奇异物质-物理学家发现了一种新型的低温超导形式。他们的研究结果发表在科学杂志《科学进展》上。
东京大学副教授之一,东京大学副教授评论说:“直到最近,只有理论家才提出玻色-爱因斯坦的冷凝物可能具有超导特性。我们首先在我们的实验室中借助一种基于铁和硒的新材料对此进行了证明。”冈崎浩三
玻色-爱因斯坦凝聚物是物质的一种奇异的量子形式,类似于气体和液体,由许多冷却到接近绝对零的原子组成。这种粒子云的行为就像一个巨型原子,服从量子物理学定律。这使科学家能够轻松地操纵这些人造原子的特性,并将它们用作量子位(量子计算机的存储单元)和超导体的原型。
这个于上世纪中叶提出了经典的超导理论,该理论表明Bose-Etein冷凝物可以是超导体。不过,由于冷凝液通常为气态,因此很难检验该假设,因此科学家无法测量其电阻和其他与超导相关的特性。
新的超导体
冈崎和他的同事解决了这个问题。他们研究了各种形式的经典超导体的特性,这些经典超导体由不同比例混合的铁,硫和硒原子组成。通过改变硫和硒的含量,物理学家研究了当材料冷却到接近超导态的温度时,电子在材料中运动的性质如何变化。
在这些实验中,科学家偶然发现了一种奇怪的效应,这种效应只有在超导体内部每个硫原子大约有四个硒原子和五个铁原子时才会发生。在这种情况下,如Bardeen,Cooper和Schrieffer的理论所预测的那样,当这种材料冷却到接近绝对零的温度时,超导体内部的电子开始以完全不同的方式起作用。
冷却至约15开尔文(–258°C)时,这种现象已经开始出现,尽管事实上,硫,铁和硒的这种化合物仅在4开尔文(–269°C)时才进入超导状态。
在详细研究了电子的特性之后,科学家得出的结论是,这些异常的原因是该材料的部分转变为与Bose-Etein冷凝物的经典气态形式所处的状态等效的状态。不过,与此同时,这种材料也表现出经典超导体的某些特性,其中有些无法预测现有理论。
“第一个超导玻色-爱因斯坦凝聚物的产生只是解决我们主要任务的一种方法,即研究这两种状态如何相交。这很难解决,不过我们的仪器和观测方法有助于证明这些超导体系之间存在平稳过渡。反过来,这表明存在更普遍的超导理论,这使我们的物理学领域变得更加有趣,''冈崎总结。