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可用于建造无损耗电网和量子计算机?科学家发现“奇异金属”

  • 2022-01-20 09:18:01 来源:参考消息

参考消息网1月20日报道据英国《独立报》网站报道,科学家发现了一种新的“奇异金属”,这一发现可能成为一种困扰研究人员几十年的现象找到解释的关键。

最终解决这个问题可能会带来各种突破,比如无损耗电网和量子计算机。它似乎还与宇宙的某些基本常数相关,因此可以帮助揭示宇宙实际上是如何运转的。

大多数材料,比如铜和银,它们的行为是可以预测的,也是研究人员很了解的,科学家们也知道,当它们受热或冷却时,电导是如何变化的。

但最近,科学家一直在关注另一类被称为奇异金属的材料。它们的行为似乎不符合一般的电规则。科学家们倍加好奇,因为他们认为这些金属提供了量子世界的线索,以及理解其他尚待得到充分解释的现象的方法。

如今,科学家发现了另一种奇异的金属行为和另一个未解之谜。在这种材料中,电荷不是像通常那样由电子携带,而是由更像波的所谓库柏对携带。

电子属于称作费米子的一类粒子,而库柏对是行为截然不同的玻色子。在有玻色子的系统中从来没有发现过奇异的金属行为。

这可能最终有助于解开长达数十年的谜团,即为什么会出现这种奇异的金属行为。

这份新研究报告的作者、布朗大学物理学教授吉姆·瓦莱斯说:“我们有这两种截然不同的粒子,它们的行为围绕一个谜团汇聚在一起。这说明任何解释奇异金属行为的理论都不能针对任何一种粒子。 它需要比这更根本。”

这项名为《玻色子系统中一种奇异金属的特征》的研究报告发表在今天出版的英国《自然》周刊上。

奇异金属行为困扰了科学家30年,因为他们发现一类名为酮酸盐的材料的行为不同于其他金属。当普通金属受热时,它们的电阻上升,直至温度升高到电阻变为恒定的某一刻——但在酮酸盐中,这种情况不会发生,这种奇异的金属拒绝遵守预期的规则。

研究人员不知道为什么会出现这种情况。但他们确实知道,它似乎与两个不同的常数相关:一个是与热运动产生的能量有关的常数,另一个是与光粒子的能量有关的普朗克常数。

瓦莱斯说:“为试图了解这些奇异的金属中正在发生什么,人们采用了与用来了解黑洞类似的数学方法。因此,这些材料中发生了一些非常基本的物理现象。”

为了更好地理解为什么会发生这种情况,科学家们使用一种有微孔的酮酸盐材料来产生库柏对。他们将其冷却,观察其电导如何变化——发现它的行为类似于费米子奇异金属。

这并不能解释这种奇异的行为源自何处。但它确实为他们提供了新的信息来尝试更好地理解它。

瓦莱斯说:“理论家很难就我们在奇异金属中看到的现象作出解释。我们的研究表明,如果你要为奇异金属的电荷输送建模,这个模型必须既适用于费米子又适用于玻色子——尽管这两种类型的粒子遵循完全不同的规则。”(编译/王海昉)

标签: 金属 科学家 粒子 电网 量子计算机 常数 玻色子 酮酸盐

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