美科学家发现新类型超导现象

前沿科技

2020/10/18 14:40:04

  目前科学家已经发现的超导材料主要有两个类型,分别是s波和d波超导。美国康奈尔大学的研究人员发现一种全新的g波超导材料。

美科学家发现新类型超导现象

  电子在超导体内以“库珀对”的方式运动。这些电子对,使得材料呈现零电阻特性,即实现了超导。因为要产生电阻,必须拆开这些电子对,这需要能量。

  传统的超导材料多是s波超导,比如铅、锡和汞。里面的库珀对由一个上旋和另一个下旋的电子组成,两个电子相向运动,净角动量为零。近几十年,出现了一种新材料,库珀对具有两个单位的角动量,科学家称其为d波超导。

  另外,物理学家从理论上推测还应该存在一种p波超导,描述为“存在一个角动量,而且电子对以平行方式配对”。如果发现这种材料,研究者称将是超导和量子计算机领域的突破,因为它可用于创造“马约纳拉费米子”。马约拉纳粒子是准粒子(具有粒子的特性,但不是真正的粒子)中的一种,其反粒子就是它的本身。

  在过去二十年来,科学家认为钌酸锶是p波超导体的一种很有希望的候选材料。

  康奈尔大学研究组利用高分辨率共振超声波谱技术,探测钌酸锶希望证明p波超导,结果他们却发现了全新类型的g波超导。

  在接近1开尔文的低温条件下,研究人员从实验数据中发现,钌酸锶材料是“双元件超导”,即电子对以复杂的方式绑定,不能用单一数字描述,还要加上方向性。这说明它不可能是s波或d波超导。

  研究者又结合了核磁共振光谱探测的数据,排除了它是p波超导的可能性。

  研究负责人兰肖说:“利用共振超声技术可以探测材料内部,即使不能知道所有的微观细节,但是可以排除一些可能性。”

  现在,研究人员计划用这种方法探查其它材料是否存在p波超导。

  这份研究9月21日发布在《自然-物理学》期刊上。

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