“不可能”超导体是实际存在的?

超导是指电路在特定条件下表现出的“零电阻”现象。超导现象有多种表现方式,但这些方式被认为是不相容的。

phys.org网站当地时间11月6日报道,日本东京大学的研究人员首次在Bose-Einstein凝聚态(BEC)和Bardeen-Cooper-Shrieffer(BCS)体系之间“架设”起了“超导桥梁”。

该发现有望加深人类对超导现象的认识,并推动超导性质的实际应用。相关研究成果发表于《科学进展》杂志中。

众所周知,物质有三种状态:固态、液态和气态。随着科技的发展,科学家发现了第四种物质状态:等离子体。后来,第五种状态——BEC也显露真容。

东京大学固体物理研究所副教授Kozo Okazaki说:“BEC是物质的一种独特状态。它不是由粒子组成的,而是由波组成的。某些材料的原子被冷却至接近绝对零度时,会在空间中被‘抹除’,当抹除程度加深,原子产生重叠,变得难以区分。由此产生的物质像单一实体,并表现出超导等新特性。此前,BEC只存在于纯理论研究之中。现在,我们用一种新型铁硒材料完成了BEC实验室论证。”

Okazaki等首次用实验证实:超导BEC可以存在。不过,物质的其他形式也能引发超导现象。BCS是物质的一种排列方式,当温度低至绝对零度左右时,原子会减速并整齐排列,使电子更容易通过——这有效地消除了电阻。BCS和BEC都涉及极端低温条件和原子减速,但除此之外,两者就完全不同了。

研究人员坚信,如果BCS和BEC能够以某种方式“重叠”,他们就能对超导有更深刻的认知。

Okazaki团队观测了当材料从BCS向BEC转变时电子的行为方式变化,他说:“展示BEC的超导性是达成目标的一种策略。我们的深层目标在于探索BEC和BCS的叠合。”

目前,超导现象不仅仅是实验室里的“魔术”,电磁铁等超导设备已投入实际应用。然而,超低温条件仍然阻碍着超导器件的发展。因此,在更高温度下(甚至室温)寻求超导现象吸引了科学家们的广泛关注。

Okazaki说:“我认为,超导BEC的证实将促进高温超导的研究。如果真的能实现室温超导,人类的能源产能将大大提高,而能源需求也将显著减少。”

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