物理学家发现超导新状态的有力证据

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研究人员发现了迄今为止最清晰的证据,证明存在一种与其镜像不同的超导状态。宾夕法尼亚州立大学的首席科学家刘颖表示,经过六年的努力,这些结果是“确凿的证据”,证明钌酸锶(SRO)表现出“奇宇称”超导性,有时也称为自旋三重态超导性。但并非所有人都对此信服。该结果发表在最新一期的《科学》杂志上。

超导性发生在材料中的电子形成对时,这些电子对随后合并成单一的量子力学状态,从而以零电阻的方式传导电流。在不同的材料中,电子对具有不同的特性。在大多数超导体中,电子对具有“偶宇称”,这意味着它们在镜子中看起来相同。相反,在SRO中,实验表明电子对在低于绝对零度以上 1 摄氏度的温度下形成奇宇称,也就是材料变成超导体时。相关的状态发生在超流体3He中,专家们基于间接证据推测,少数其他超导体也表现出这种状态。

为了进行直接测量,刘及其同事首先必须弄清楚如何与普通超导体形成结,以便将电子对注入SRO。然后在SRO的微小抛光晶体的相对两侧制作了两个这样的结,形成了一个超导量子干涉器件(SQUID)(见图)。通过两个并联的结可以流动的超导电流取决于它们是否同相。对于奇宇称超导体,电子对应该具有相反的相位,并且它们之间的相消干涉会减少总电流。然而,小于地球磁场 1% 的磁场可以完全扰乱相位,因此研究人员必须仔细排除所有杂散场。他们还必须校正由测量电流本身引起的磁场。


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由于这些校正,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的戴尔·范·哈林根表示,宾夕法尼亚州立大学的工作“非常具有暗示性,但并非决定性的”。范·哈林根的研究小组率先在高温度超导体上采用了干涉技术,并且一直在尝试将其扩展到SRO。

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