奇特的超导现象「粒子的相互作用」

今天带来奇特的超导现象「粒子的相互作用」，关于奇特的超导现象「粒子的相互作用」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

在YPtBi晶体中形成自旋对的艺术表现，形成非常规的超导性。

当您插入电器或翻转电灯开关时，电力似乎会立即通过墙上的电线流动。但事实上，电力是由称为电子的微小粒子携带的，它们缓慢地通过电线移动。在他们的旅程中，电子偶尔碰撞材料的原子，在每次碰撞时放弃一些能量。

电子不受阻碍地传播的程度决定了材料如何导电。环境变化可以提高电导率，在某些情况下可以大幅度提高。例如，当某些材料被冷却到寒冷的温度时，电子会聚集起来，使它们不受阻碍地流动，而不会失去任何能量 - 这种现象称为超导现象。

现在，来自马里兰大学（UMD）物理系的一组研究人员与合作者一起看到了依赖于非常不寻常的电子相互作用的异域超导。虽然预测会发生在其他非物质系统中，但这种行为仍然难以捉摸。该团队的研究发表在4月6日的科学进展期刊上，其揭示的效应与以前超导电性有任何差异。

超导体中的电子相互作用取决于称为自旋的量子性质。在普通的超导体中，携带1/2自旋的电子在原子结构的振动帮助下配对并流动不受阻碍。这个理论经过了充分测试，可以描述大多数超导体的行为。在这项新研究中，团队发现了物质YPtBi中一种新型超导材料的证据，这种材料似乎是由自旋3/2粒子产生的。

“没有人真的认为这在固体材料中是可能的，”UMD物理学教授兼该研究的资深作者Johnpierre Paglione解释说。“单个原子中的高自旋态是可能的，但是一旦你将原子放在一个固体中，这些状态通常会分裂开来，最终形成一个半自旋。”

发现YPtBi是超导体，首先让研究人员感到惊讶。大多数超导体从合理的良导体开始，带有大量的移动电子 - 这是YPtBi缺乏的一种成分。根据传统理论，YPtBi将需要大约1000倍的移动电子才能在温度低于0.8开尔文时变成超导。然而，当材料冷却到这个温度时，团队发现无论如何都会发生超导现象。这是第一个迹象表明，这种材料内部正在发生异乎寻常的事情。

在发现异常超导转变后，研究人员进行了测量，使他们能够深入了解潜在的电子配对。他们研究了一种超导体的特征 - 它们与磁场的相互作用。随着材料经历向超导体的过渡，它将试图从其内部排出任何附加的磁场。但驱逐并非完全完美。在表面附近，磁场仍然可以进入材料，但随后迅速衰减。它的进展程度取决于电子配对的性质，并随着材料进一步冷却而发生变化。

为了探究这种影响，研究人员将一小部分材料的温度变化，同时将其暴露在比地球弱十倍以上的磁场中。检测到的样品周围的铜线圈改变了超导体的磁性特性，使得该团队能够灵敏地测量超导体内部到达磁场深度的微小变化。

测量显示出不寻常的磁性入侵。当材料从绝对零度加热时，YPtBi的场穿透深度线性增加，而不是像常规超导体那样呈指数增长。这种效应与其他测量和理论计算相结合，限制了电子可能配对的可能方式。研究人员得出结论，对超导电性的最好解释是电子伪装成具有更高自旋的粒子 - 这一可能性在传统的超导体框架中甚至没有考虑过。

这种高自旋超导体的发现为这一研究领域提供了新的方向。“我们以前只限于与旋转的一半粒子配对，”主要作者兼UMD助理研究科学家Hyunsoo Kim说。“但是如果我们开始考虑更高的自旋，那么这种超导研究的景观就会扩大，并且变得更有趣。”

目前，许多尚未解决的问题仍然存在，包括首先如何配对。“当你有这种高旋转配对时，将这些配对连接在一起的胶水是什么？” 帕格林说。“对可能发生的事情有一些想法，但基本问题依然存在 - 这使得它更加迷人。”