科技商報(bào)上海10月20日電（記者張夢(mèng)然）超導(dǎo)的核心原理是電子產(chǎn)生對(duì)。但它們也能匯聚成“四人組”嗎？最新研究結(jié)果表明它們可以。日本化學(xué)學(xué)家20日在《自然·物理學(xué)》雜志發(fā)表了關(guān)于這些四倍效應(yīng)和這些物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生機(jī)制的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
日本皇家理工大學(xué)院士伊戈?duì)枴ぐ桶鸵蛟趯?duì)鐵基材料Ba1-的一系列實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中提出了費(fèi)米子四倍增的證據(jù)。該結(jié)果是在巴巴耶夫首次預(yù)測(cè)這些現(xiàn)象近20年后，以及在他發(fā)表論文預(yù)測(cè)這些現(xiàn)象可能發(fā)生在材料中8年后得出的。
電子配對(duì)實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)的量子態(tài)，這是一種用于磁共振成像掃描儀和量子估算的零內(nèi)阻濁度狀態(tài)。它發(fā)生在材料內(nèi)部，兩個(gè)電子結(jié)合而不是互相抵觸，如同它們?cè)谡婵罩幸粯印＿@些現(xiàn)象最初由約翰·巴登、利昂·庫(kù)珀和約翰·施里弗進(jìn)行理論描述，她們?yōu)榇隧?xiàng)工作于1972年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。
所謂的庫(kù)珀對(duì)基本上是“吸引的對(duì)立面”。一般情況下物理學(xué)進(jìn)展雜志，兩個(gè)電子，即帶負(fù)電荷的亞原子粒子物理學(xué)進(jìn)展雜志，會(huì)強(qiáng)烈地互相抵觸。并且在高溫晶體內(nèi)，它們會(huì)松散地成對(duì)結(jié)合。電子對(duì)的電壓不再?gòu)娜毕莺驼系K物散射，導(dǎo)體可以喪失所有阻值，成為一種新的物質(zhì)狀態(tài)：超導(dǎo)體。
但直至近來(lái)幾年，四費(fèi)米子匯聚體的理論思想才被廣泛接受。
巴巴耶夫說(shuō)，要使費(fèi)米子四倍態(tài)發(fā)生，必須有一些東西可以避免對(duì)的匯聚，制止它們無(wú)阻力地流動(dòng)，同時(shí)準(zhǔn)許四電子復(fù)合物的匯聚。
巴登—庫(kù)珀—施里弗理論不容許這些行為，當(dāng)巴巴耶夫在赫爾辛基工業(yè)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)合作者瓦蒂姆·格林年科在2018年發(fā)覺費(fèi)米子四倍冷凝物的第一個(gè)征兆時(shí)，它挑戰(zhàn)了多年來(lái)流行的科學(xué)共識(shí)。研究人員隨即在多個(gè)機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了3年的實(shí)驗(yàn)和調(diào)查，以驗(yàn)證這一發(fā)覺。
巴巴耶夫說(shuō)，觀測(cè)的關(guān)鍵是費(fèi)米子四重匯聚自發(fā)地打破了時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱性。在數(shù)學(xué)學(xué)中，時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱性是一種物理運(yùn)算，它用公式或多項(xiàng)式中的正數(shù)替換時(shí)間抒發(fā)，便于它們描述時(shí)間倒流或所有運(yùn)動(dòng)反轉(zhuǎn)的風(fēng)波。
假如將時(shí)間方向倒轉(zhuǎn)，數(shù)學(xué)學(xué)基本定理依然適用。這也適用于典型的超導(dǎo)體：假若時(shí)間的箭頭倒轉(zhuǎn)，典型的超導(dǎo)體仍將處于相同的超導(dǎo)狀態(tài)。
巴巴耶夫表示：“然而，在我們報(bào)告的四費(fèi)米子匯聚體的情況下，時(shí)間逆轉(zhuǎn)使它處于不同的狀態(tài)。可能須要多年的研究能夠完全了解這些狀態(tài)。這種實(shí)驗(yàn)提出了許多新問(wèn)題，闡明了與熱梯度、磁場(chǎng)和超聲波反應(yīng)相關(guān)的許多仍需更好理解的其他異常特點(diǎn)。”