物理学家刚刚发现了一种新型的超导体

超导体是零电阻材料,因此电流可以以接近100%的效率通过它们。听起来很美,但是有一个问题。现阶段要想让材料成为超导体,通常需把它们冷却至超低温。

到目前为止,几乎所有超导体内部的电子都会结成所谓的“库珀对”。自旋向上(这里的向上/下类似于用左手螺旋定则确定顺逆时针时拇指所指的方向)的电子与自旋向下的电子结合在一起,从而消除了材料的电阻——因为电阻出现的条件是破开库珀对,而这需要额外的能量。

当前有两种主要的超导类型,即s波和d波超导体。

s波超导体通常是铅、锡和汞之类的常规材料,在超低温实现超导后,库珀对相向运动,净角动量为0。十多年前才出现的d波超导体则不同,内部的库珀会沿一个轴产生正的角动量,而沿第二轴产生负的动量——具有两个单位的角动量。

此外,理论上还存在一种p波超导体,内部电子会以平行而非反平行的方式配对。

现在,通过分析钌酸锶(Strontium ruthenate,缩写:SRO,是锶和钌的氧化物,化学式为Sr2RuO4)的共振超声光谱,科学家发现了一种全新的超导类型——g波超导体。

康奈尔大学的物理学家布拉德·拉姆肖说:“实验带来了我们从未想过的新型超导体的可能性。”

研究团队原本正在寻找理论上的p波超导体,但失败了,却找到了完全不同的另一种东西。

材料的弹性常数(基本上就是声音在材料中的速度)表明,钌酸锶是一种双组分超导体,能够与复杂的电子结合。这意味着该材料不能归类为s波,d波或p波超导体。

“因此,实验揭示的是非常非常奇怪的东西,是以前从未见过的。角动量为4个单位的g波。甚至没有人会想到。”

这一发现是我们在超导领域里的巨大进步,但也向我们暗示,人类对大自然的奥秘所知还不多。

该研究已发表在《自然·物理学》上。

原文:https://www.sciencealert.com/researchers-have-discovered-a-brand-new-type-of-superconductor

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