實驗揭示了一種新物質狀態(tài)

超導的核心原理是電子形成對。但它們也能凝聚成四人一組嗎?最近的研究結果表明它們可以，KTH 皇家理工學院的一位物理學家今天發(fā)表了關于這種四倍效應和這種物質狀態(tài)發(fā)生機制的第一個實驗證據(jù)。

今天在《自然物理學》雜志上報道，Egor Babaev 教授和合作者在對鐵基材料 Ba1−xKxFe2As2 的一系列實驗測量中提出了費米子四倍增的證據(jù)。該結果是在 Babaev 首次預測這種現(xiàn)象近 20 年后，以及在他發(fā)表論文預測這種現(xiàn)象可能發(fā)生在材料中 8 年后得出的。

電子配對實現(xiàn)了超導的量子態(tài)，這是一種用于 MRI 掃描儀和量子計算的零電阻電導狀態(tài)。它發(fā)生在材料內(nèi)部，是由于兩個電子結合而不是相互排斥，就像它們在真空中一樣。這種現(xiàn)象最初是在 Leon Cooper、John Bardeen 和 John Schrieffer 的理論中描述的，他們的工作于 1972 年獲得了諾貝爾獎。

所謂的庫珀對基本上是“吸引的對立面”。通常，兩個帶負電荷的亞原子粒子的電子會相互強烈排斥。但是在晶體中的低溫下，它們會松散地成對結合，從而產(chǎn)生強大的長程有序。電子對的電流不再從缺陷和障礙物散射，導體可以失去所有電阻，成為一種新的物質狀態(tài)：超導體。

直到最近幾年，四費米子凝聚體的理論思想才被廣泛接受。

Babaev 說，要使費米子四倍態(tài)發(fā)生，必須有一些東西可以防止對的凝聚并阻止它們無阻力地流動，同時允許四電子復合物的凝聚。

Bardeen-Cooper-Schrieffer 理論不允許這種行為，因此當 Babaev 在德累斯頓工業(yè)大學的實驗合作者 Vadim Grinenko 在 2018 年發(fā)現(xiàn)費米子四倍冷凝物的第一個跡象時，它挑戰(zhàn)了多年普遍的科學共識。

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