在超导体内部发现的恶魔粒子或许有利于解开物理学的圣杯

发布时间：2023-11-14 11:06:14 所属栏目：动态来源：

导读：超导体是一种能够在极低的温度下无电阻传导电流的材料，它有着广泛的应用前景，比如磁悬浮列车、核聚变反应堆等。但是，超导体的工作原理一直是物理学的一个难题，尤其是如何实现室温超导性。近日，一项新的研究在超

超导体是一种能够在极低的温度下无电阻传导电流的材料，它有着广泛的应用前景，比如磁悬浮列车、核聚变反应堆等。但是，超导体的工作原理一直是物理学的一个难题，尤其是如何实现室温超导性。近日，一项新的研究在超导体内部发现了一种神秘的“恶魔”粒子，它可能揭示了超导体的奥秘，也为寻找室温超导体提供了新的线索。

科学家在首次预测超导体近70年后，今日在超导体内部观察到了一种难以捉摸的“恶魔”粒子——派恩斯恶魔，它的这些发现最有可能有助于科学界解开现代超导体如何高温高压工作的谜团。

派恩斯恶魔是一种透明、无电荷的粒子，在超导体钌酸锶样品中发现。它是一种等离子体激光——一种横跨等离子体电子的涟漪，其行为很像粒子——这意味着它是一个准粒子。

理论家认为等离子体可能有助于材料的超导性。如果物理学家能够找到方法，他们就可以利用派恩斯的恶魔来揭示室温超导体——这是物理学的“圣杯”之一，可以实现近乎无损的电力传输。“恶魔在理论上已经推测了很长时间，但实验主义者从未研究过它们，”伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理学教授彼得·阿巴蒙特在一份声明中说。“事实上，我们甚至没有再寻找它。但越来越多的事实证明，我们十年前做的一切是完全正确的事情，我们越来越多的人找到了。

为了猎杀恶魔，这项研究的团队利用一种称为谱函数映射的技术，向一种超导体材料——钌酸锶发射电子，并测量它们的能量和动量。他们发现，在钌酸锶的超导态中，潜伏在钌酸锶内部的准粒子与对没有质量的电子模式的预测相符。后续实验复制了研究人员最初的发现，最终他们发现了派恩斯的恶魔。这本书是首次在低温的超导体中全方位的观测研究到黑暗派恩斯恶魔，也是首次证实了它与超导性的物理学的关联。

派恩斯恶魔的发现可能有助于理解超导体的本质，以及如何提高超导体的临界温度。目前，物理学家普遍认为，当量子尺度的声波将电子摆动成一对称为库珀对时，就会出现超导性，从根本上将其行为改变为超流体的行为。超导性是由电子之间的相互作用导致的，其中一种重要的机制是声子——晶格振动的量子化表现。声子可以将电子成对结合，形成库珀对，从而使电子在超导体中无阻碍地流动。但是，声子机制并未完全解释所有的绝缘现象，特别是高温超导体的方式。

（编辑：汽车网）

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