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'没有人认为这在固体材料中是可行的。' 现代物理学的最终目标之一是释放超导的力量，其电流在室温下以零电阻流动。 尽管进展缓慢，但物理学家刚刚取得了意想不到的突破。他们发现了一种以前所未有的方式工作的超导体 - 它打开了通往迄今为止尚未考虑到的整个世界的大门。 换句话说，他们已经确定了一种全新的超导特性类型。 为什么这么重要？嗯，当电流通常流过一种材料时—例如，当我们打开灯时，它通过墙壁中的电线传播的方式传播—它很快，但却出乎意料地低效。 电荷由电子携带，电子沿途撞击材料中的原子，每次碰撞时都会失去一些能量。这被称为电阻，这就是为什么整个电网失去高达7％的电力的原因。 但是当一些材料被冷却到非常低的低温时，会发生其他事情—电子会配对，并开始无阻力地流动。 这被称为超导性，它具有彻底改变我们世界的巨大潜力，使我们的电子设备更加高效。 好消息是我们到目前为止已经在许多材料中发现了这种现象。实际上，超导性已经被用于在MRI机器和磁悬浮列车中以产生强磁场。 坏消息是，它目前需要昂贵且笨重的设备来保持超导体足够冷却以实现超导—因此对于更广泛的使用来说仍然是不切实际的。 现在，马里兰大学领导的研究人员在超低温下探测异物时，观察到了一种全新的超导特性。 这种类型的超导性出现在一种意想不到的物质中，这种现象实际上似乎依赖于电子相互作用，这种相互作用与我们迄今为止看到的配对有很大的不同。这意味着我们不知道它可能具有什么样的潜力。 要理解这种差异，你需要知道电子相互作用的方式是由称为自旋的量子特性决定的。 在常规超导体中，电子带有称为1/2的自旋。 但在这种被称为YPtBi的特殊材料中，该团队发现其他事情正在发生—电子似乎有3/2的自旋。 '没有人真的认为这在固体材料中是可能的，'物理学家和资深作家Johnpierre Paglione解释道。 '单个原子中的高自旋状态是可能的，但是一旦你将原子放在一起形成固体，这些状态通常会分裂，电子最终会自旋转一半。' YPtBi几年前首次被发现是一种超导体，这本身就是一个惊喜，因为这种材料实际上并不符合主要标准之一—这种材料在常温下是一种相对较好的导体，具有大量的移动电子。 根据传统理论，YPtBi需要在低于0.8开尔文的温度下才能产生大约一千倍的自由移动电子从而变成超导体。 但是当研究人员将材料冷却下来时，他们却看到了超导。 为了弄清楚发生了什么，最新的研究着眼于材料与磁场相互作用的方式，以了解内部究竟发生了什么。 通常当材料经历向超导体的过渡时，它将试图从其表面排出任何增加的磁场—但是在超导快速衰减之前磁场仍然可以进入超导体浅部。它们的渗透程度取决于内部发生的电子配对的性质。 该团队使用铜线圈检测YPtBi在改变温度时的磁性变化。 他们发现的特性很奇怪—当材料从绝对零度升温时，磁场穿透材料的通量呈线性增加而不是指数增加，而指数增加是超导体通常的特性。 在进行了一系列的测量和计算之后，研究得出的结论是，对于正在发生的事情的最佳解释是电子必须转变成具有更高自旋的粒子—这在以前甚至不被认为是具有超导体的可能性。 虽然这种新型超导体现在仍需要极低的温度，但这一发现为整个领域提供了一个全新的方向。 主要作者Hyunsoo Kim说：'我们过去常被限制与旋转半粒子配对。' '但如果我们开始考虑更高的自旋，那么这种超导研究的前景就会扩大，而且会变得更有趣。' 这是令人难以置信的早期阶段，我们还有很多东西需要了解这里究竟发生了什么。 但事实上，我们有一种全新的超导性测试和测量，为这类近100年的研究增添了一个很酷的新突破，这是非常令人兴奋的。 '当你进行这种高旋转配对时，将这些配对组合在一起的粘合剂是什么？'帕格里奥说。 '对于可能发生的事情有一些想法，但基本问题仍然存在—这使得它更加引人入胜。' |
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