1/2
首次观测到!祝贺我国科学家
绿色青浦2024-02-09 20:24:19

中国科学家首次观测到多体配对赝能隙

为什么会出现高温超导现象?这是物理学研究的重大课题。近期,中国科学技术大学潘建伟、姚星灿、陈宇翱等人基于强相互作用的均匀费米气体,首次观测到由多体配对产生的赝能隙,朝着理解高温超导机理迈出重要一步。2月8日,国际学术期刊《自然》发表了这项研究成果。

1911年,荷兰物理学家卡末林·昂内斯发现,当温度下降到足够低时,汞金属的电阻会降为零,这就是超导现象。如果能研制出室温下电阻为零的“超级导体”,将能显著改善人类的生产生活。

一百多年来,国际科学界不断推进对超导机理的研究。1957年提出的BCS理论,成功在微观层面解释了超导现象的“为什么”,提出理论的三位科学家因此获得诺贝尔奖。

“漫画家华君武先生曾画过一幅画,形象解释了低温下为何会发生超导现象。”中科大教授姚星灿说,如果把电子比喻成只有一只翅膀的蜜蜂,在常温下它们无法克服阻力飞起来,但到了超导临界温度,它们就会双双“结对”拥有了两只翅膀,成群结队地朝一个方向飞去,不受阻力地形成电流,这就是低温超导现象。

图片

碳60材料中电子在常温和低温超导状态下的不同表现。(制图:夏园园)

但到了1986年,有科学家发现了一种新材料,在零下238摄氏度左右时就能产生超导效应,这种高温超导现象让BCS理论也难以解释。科学界提出假说,这种材料内部的电子在超导温度之上也会“结对”,只是会“乱飞”,电子流动仍然受阻。

BCS理论认为,这种“结对有序飞行”会产生能隙。而电子预配对假说则认为,“结对但乱飞”可以产生赝能隙。研究赝能隙的起源和性质,成为搞明白高温超导机理的关键问题之一。

经过4年多艰苦攻关,近期潘建伟团队研究赝能隙获重要进展。他们建立超冷锂—镝原子量子模拟平台,通过世界先进的均匀费米气体制备和大磁场稳定技术,成功实现超冷原子动量可分辨的微波谱学技术。在此基础上,系统测量不同温度下的幺正费米气体的单粒子谱函数,首次成功观测到赝能隙存在,为电子预配对假说提供了支持。

图片

单粒子谱示意图。连接和独立的小球分别代表库珀对和单粒子,曲面间隙为赝能隙。(中国科学技术大学供图)

《自然》杂志多位审稿人认为,“这项工作解决了一个长期存在的重要物理问题,是量子模拟研究的里程碑式进展。”

科研人员介绍,人类已经利用超导技术开发出核磁共振、磁悬浮列车等产品,未来充分理解了高温超导机理,有望开发出更有价值的应用。

选稿:曾子檬
知识产权、免责声明以及媒体合作联系
继续了解
知识产权声明

【知识产权声明】

除本司(指上海东方网股份有限公司)另行声明外,本司网页及客户端产品(以下简称“本网”),包括但不限于东方新闻、翱翔、东方头条等,所涉及的任何资料(包括但不限于文字、图标、图片、照片、音频、视频、图表、色彩组合、版面设计、商标、商号、域名等)的知识产权均属本司和资料提供者所有。未经本司书面许可,任何人不得复制、转载、摘编、修改、链接、镜像或以其他任何方式非法使用东方网的上述内容。对于有上述行为者,本司将保留追究其法律责任的权利。

东方网、东方新闻、翱翔,以上均为本司享有权利之合法商标,未经本司书面授权,任何单位或个人不得使用上述商标,或将上述商标用作网站、媒体名称等。

【免责声明】

1、凡本网注明来源“东方网”或“东方新闻”或带有东方网LOGO、水印的所有内容,包括但不限于文字、图片、音频视频,版权均属本司所有,任何媒体、网站或其他任何形式的法律实体和个人未经本司书面授权均不得转载、链接或以其他方式复制传播。与我司签订有关协议或已经获得本司书面授权许可的媒体、网站或其他任何形式的法律实体和个人,应在授权范围内使用,且必须注明来源“东方网”。其目的在于传递更多信息,并不意味着本司赞同其观点或认可其内容的真实性。如果其他媒体、网站或其他任何形式的法律实体和个人使用,必须保留本司注明的“稿件来源”,并自负全部法律责任。如擅自篡改为“稿件来源:东方网”,本司将依法追究责任。

2、擅自使用东方网名义转载不规范来源的信息、版权不明的资讯,或盗用东方网名义发布信息,设立媒体账号等,本司将依法追究其法律责任。

3、鉴于本网发布主体、发布稿件来源广泛,数量较多,如因作者联系方式不详或其他原因未能及时与著作权拥有者取得联系,或著作权人发现本网转载了其拥有著作权的作品时,请主动来函、来电与本司联系,或与本司授权的中国文字著作权协会联系,提供相关证明材料,我方将及时处理。
中国文字著作权协会联系方式:
联系人:赵洪波 唐亚静
地 址:北京西城区珠市口西大街120号太丰惠中大厦1027-1036室
联系电话:010-65978917
邮 箱:wenzhuxie@126.com

4、本网所有声明以及其修改权、更新权及最终解释权均属本司所有。

【媒体合作】

本司为尊重保护著作权,鼓励有益于社会主义精神文明、物质文明建设的作品的创作和传播,促进互联网良性发展,本着平等互惠、资源共享的原则,诚邀各类媒体、网站、单位、个人与本网建立友好的合作关系。
媒体合作、内容转载请联系
联系人:杨老师
联系电话:021-22899781