科学发现变成超导体的关键! 对于解开超导现象之谜又更靠近一步

栏目:科学探索 编辑:洪丽兰 时间:2016年11月05日

磁场无法穿透超导体。因此,让物体浮起来是有可能的。

布鲁克黑文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的研究人员发现是什么造成一种特殊材料在相对高温下变成超导体。这可能导致电子学一项重大突破,使得超导体能够在室温下被使用。

由Ivan Bozovic领导的这组科学家发现,变成超导体的关键,在于电子形成配对的密度。

通常,这个现象发生在非常低的温度(接近绝对零度)。但一种名为铜酸盐(cuprate)的特殊材料,会在显著的高温下发生超导现象,虽然这个温度还是低于摄氏零度。

铜酸盐通常是由氧化铜混合其他像是锶(strontium)的元素所组成的。Bozovic的研究小组花了10年的时间,分析2千种不同的铜酸盐样品,每一种样品有不同数量的锶,努力研究来让他们能在较高的温度下,产生超导现象。

超导现象只发生在特定温度之下,然而研究小组发现这个温度决定于电子对的密度,电子对是一种状态,电子无法再彼此排斥。

电子对状态是一种量子力学作用,发生在温度低到足以让电子停止彼此排斥。在那样的情况下,电流在材料里流动不会遇到阻力,而且磁力线被向外推。

在这项还未发表的研究里,他们发现铜酸盐协助电子形成配对,造成超导转换过程的温度变高。不幸的是,它只在某种程度上有效,当铜酸盐数量增加时,电子对的形成会停止,而材料不再拥有超导特性。下一步是来了解为什么电子确切地配对在一起。

想像电力从发电厂传送到你家而没有耗损,电子设备不再发热,而且快速安静的火车像飞机一样快地穿越各国。如果我们能找到一个在室温下运作的超导体,这些将不再是遥不可及。

然而,这些奇妙的材料已经被使用,例如欧洲核子研究组织(CERN)在大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)使用了数十公里长的超导电线。室温超导体的这一天还没出现,但由于这项研究,我们正在大大地接近中。

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