美科學家發現新類型超導現象

【大紀元2020年10月11日訊】（大紀元記者高文森編譯報導）目前科學家已經發現的超導材料主要有兩個類型，分別是s波和d波超導。美國康奈爾大學（Cornell University）的研究人員發現一種全新的g波超導材料。

電子在超導體內以「庫珀對」的方式運動。這些電子對，使得材料呈現零電阻特性，即實現了超導。因為要產生電阻，必須拆開這些電子對，這需要能量。

傳統的超導材料多是s波超導，比如鉛、錫和汞。裡面的庫珀對由一個上旋和另一個下旋的電子組成，兩個電子相向運動，淨角動量為零。近幾十年，出現了一種新材料，庫珀對具有兩個單位的角動量，科學家稱其為d波超導。

另外，物理學家從理論上推測還應該存在一種p波超導，描述為「存在一個角動量，而且電子對以平行方式配對」。如果發現這種材料，研究者稱將是超導和量子計算機領域的突破，因為它可用於創造「馬約納拉費米子」。馬約拉納粒子是准粒子（具有粒子的特性，但不是真正的粒子）中的一種，其反粒子就是它的本身。

在過去二十年來，科學家認為釕酸鍶（Sr₂RuO₄, Strontium Ruthenate）是p波超導體的一種很有希望的候選材料。

康奈爾大學研究組利用高分辨率共振超聲波譜技術（Resonant Ultrasound Spectroscopy），探測釕酸鍶希望證明p波超導，結果他們卻發現了全新類型的g波超導。

在接近1開爾文的低溫條件下，研究人員從實驗數據中發現，釕酸鍶材料是「雙元件超導」，即電子對以複雜的方式綁定，不能用單一數字描述，還要加上方向性。這說明它不可能是s波或d波超導。

研究者又結合了核磁共振光譜探測（nuclear magnetic resonance spectroscopy）的數據，排除了它是p波超導的可能性。

研究負責人蘭肖（Brad Ramshaw）說：「利用共振超聲技術可以探測材料內部，即使不能知道所有的微觀細節，但是可以排除一些可能性。」

現在，研究人員計劃用這種方法探查其它材料是否存在p波超導。

這份研究9月21日發表在《自然-物理學》（Nature Physics）期刊上。

責任編輯：李緣