研究人员种出的新型拓补超导晶体(图自:NIST)
据悉,超导体能够毫无阻力地承载电流,常见的有核磁共振成像(MRI)和其它科学仪器中的大型超导线圈,但它不大可能在未来几十年内走入寻常百姓家。
自 2000 年代初期以来,科学家们一直在寻找一种特殊的超导体,其依赖于实际承载其电流的亚原子粒子的复杂编排。
近日,UMD 物理学教授、兼 QMC 主任、以及其中一篇论文的资深作者 Johnpierre Paglione 表示:
“大自然可能是邪恶的,但我们看到这些古怪的东西,可能还有其它的原因。老实说,在我的职业生涯中,我们从未见过这样的事情”。
研究配图 - 1:UTe2 单晶的微波表面阻抗
马里兰大学量子材料中心的研究人员,刚刚介绍了其培育出的一种很有前途的拓扑超导晶体。所谓拓补,意味这些形状能够通过推拉轻轻地相互转换。
举个例子,一个面团球能够做成一条面包或一个披萨饼。但若不在中间戳个洞,你就无法将之做成甜甜圈。但从拓补学上来讲,面包与馅饼是一类,而甜甜圈又是另一类。
在拓补超导体中,电子围绕着彼此跳舞,同时绕着类似于甜甜圈中心的洞而运转。遗憾的是,此前一直缺乏好的方法,来切开超导体并放大观察这种电子舞步。
目前判断电子是否在抽象的甜甜圈上晃动的最佳方法,就是观察材料在实验中的表现。好消息是,新研究论文表明,UTe2 看起来很像是具有此前从未被证明的拓补结构。
研究配图 - 2:UTe2 异常残余电导率与其它超导体的对比
Paglione 团队与斯坦福大学 Aharon Kapitulnik 小组的合作发现,UTe2 中同时存在不止一种、而是两种超导体。
根据这一结果,以及光从材料反弹时的改变方式(撇开先前发表的实验证据),研究人员得以将具有拓补结构的超导类型缩小到两种。
感兴趣的朋友,可翻阅 2021 年 7 月 15 日发表于《科学》(Science)杂志上的这篇文章,原标题为《Anomalous normal fluid response in a chiral superconductor UTe2》。
而在另一项研究中,由 UMD 物理学教授、兼 QMC 成员 Steven Anlage 带领的一支研究团队,又揭示了相同材料的表面异常行为,且与长期受追捧的拓扑保护马约拉纳模式现象一致。
所谓马约拉纳模式(Majorana Modes),特指行为表现得像是半个电子的奇异粒子,科学家们预计它会出现在拓扑超导体的表面。
研究配图 - 3:来自超流体密度的轴向三重配对状态的证据
这项发现让科学家们感到十分激动,因其有望为构建强大的量子计算机而奠定基础。感兴趣的朋友,可翻阅 2021 年 5 月 21 日的《自然通讯》(Nature Communications)期刊。
Anlage 及其团队在报告中指出,超导体只会在特定温度以下,才会表现出特殊的性质,就像水只会在零摄氏度以下结冰一样。
在普通超导体中,电子配对成了双人的康加舞线,并通过金属相互跟随。但在一些罕见的情况下,电子偶会围绕彼此,跳上更类似于华尔兹的圆形舞蹈。
如果从拓补学的角度来解释,这种情况也更加特殊 —— 电子圆舞中有一个“台风眼”。一旦电子以这种方式配对,漩涡就难以摆脱,这也是拓补超导体相较于普通舞步的不同之处。
其实早在 2018 年,该团队就与 UMD 物理学兼职副教授、美国国家标准与技术研究院(NIST)物理学家 Nicholas Butch 的团队合作,意外发现了 UTe2 这种超导体。
值得一提的是,它似乎不受大磁场的影响(通常会因分裂电子舞蹈而破坏其超导性),这也是 UTe2 中的电子对,较平时更紧密地相互结合的首个线索。
据推测,这可能是因为它们的配对舞步是呈现圆形的,然后这个设想引发了许多其他人对该领域研究的浓厚兴趣。
Anlage 补充道:“这有点像是一个完美的风暴超导体,结合了许多此前从未见过的特点”。
此外在新论文中,Paglione 与合作者报告了两个新的测量结果,并揭示了 UTe2 的内部结构。
UMD 团队测量了材料的比热,即将材料加热 1 ℃ 所需的能量。然后研究人员测量了不同起始温度下的比热,并观察温度随超导特性的变化。
通常情况下,能级会在材料向超导状态转变时有很大的跳跃。但我们实际上有看到两次跳跃。
所以这是 UTe2 具有两个超导跃迁的证据、而不仅仅是一个,这种特性是非同寻常的。
SCI Tech Daily 指出,两次跳跃表明 UTe2 中的电子,可以配对成执行两种不同的舞蹈模式中的任何一种。
在第二次测量过程中,斯坦福团队将激光照射到一块 UTe2 样品上,并注意到反射回来的光有点扭曲。
在发射上下摆动的光源时,反射光主要是上下摆动的、但也带有一点左右特征,意味着超导体内部的某些东西带来了光的扭曲、且在输出时未能解除其封印。
然后斯坦福大学的 Kapitulnik 团队还发现,磁场可以迫使 UTe2 以一种或另一种方式扭曲光。
若在样品变成超导状态时施加一个朝上的磁场,则发出的光就会向左倾斜。如果将磁场指向下方,则光线就会向右倾斜。
研究人员指出,这意味着在样品内部舞蹈的电子,晶体的上下方向有一些特殊之处。
为弄清楚这一切对超导体中的电子有何意义,研究人员得到了威斯康星大学密尔沃基分校的理论家兼物理学教授、《科学》论文合著者 Daniel F. Agterberg 的帮助。
理论指出,铀和碲原子在 UTe2 晶体内的排列方式,允许电子偶尔以八种不同的舞蹈来配置组队。
由于比热测量显示两种舞蹈在同时进行,因此 Agterberg 例举了将这八种舞蹈组合在一起的所有不同方式。
此外反射光的扭曲特性、以及磁场沿上下轴的矫顽力,又将可能性减少到四种。
先前的结果表明,UTe2 的超导性,在大磁场下的稳健性,进一步将其限制在了其中两种电子舞蹈模式。
这两种电子配对舞蹈,都形成了一个漩涡、并表明了一种暴风雨般的拓扑舞蹈。
有趣的是,考虑到我们在实验中看到的情况的限制,目前最佳的理论,就表明其UTe2 的超导状态是具有拓补特征的。
京东创始人刘强东和其妻子章泽天最近成为了互联网舆论关注的焦点。有关他们“移民美国”和在美国购买豪宅的传言在互联网上广泛传播。然而,京东官方通过微博发言人发布的消息澄清了这些传言,称这些言论纯属虚假信息和蓄意捏造。
日前,据博主“@超能数码君老周”爆料,国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通预计将集体采购百万台规模的华为Mate60系列手机。
据报道,荷兰半导体设备公司ASML正看到美国对华遏制政策的负面影响。阿斯麦(ASML)CEO彼得·温宁克在一档电视节目中分享了他对中国大陆问题以及该公司面临的出口管制和保护主义的看法。彼得曾在多个场合表达了他对出口管制以及中荷经济关系的担忧。
今年早些时候,抖音悄然上线了一款名为“青桃”的 App,Slogan 为“看见你的热爱”,根据应用介绍可知,“青桃”是一个属于年轻人的兴趣知识视频平台,由抖音官方出品的中长视频关联版本,整体风格有些类似B站。
日前,威马汽车首席数据官梅松林转发了一份“世界各国地区拥车率排行榜”,同时,他发文表示:中国汽车普及率低于非洲国家尼日利亚,每百户家庭仅17户有车。意大利世界排名第一,每十户中九户有车。
近日,一项新的研究发现,维生素 C 和 E 等抗氧化剂会激活一种机制,刺激癌症肿瘤中新血管的生长,帮助它们生长和扩散。
据媒体援引消息人士报道,苹果公司正在测试使用3D打印技术来生产其智能手表的钢质底盘。消息传出后,3D系统一度大涨超10%,不过截至周三收盘,该股涨幅回落至2%以内。
9月2日,坐拥千万粉丝的网红主播“秀才”账号被封禁,在社交媒体平台上引发热议。平台相关负责人表示,“秀才”账号违反平台相关规定,已封禁。据知情人士透露,秀才近期被举报存在违法行为,这可能是他被封禁的部分原因。据悉,“秀才”年龄39岁,是安徽省亳州市蒙城县人,抖音网红,粉丝数量超1200万。他曾被称为“中老年...
9月3日消息,亚马逊的一些股东,包括持有该公司股票的一家养老基金,日前对亚马逊、其创始人贝索斯和其董事会提起诉讼,指控他们在为 Project Kuiper 卫星星座项目购买发射服务时“违反了信义义务”。
据消息,为推广自家应用,苹果现推出了一个名为“Apps by Apple”的网站,展示了苹果为旗下产品(如 iPhone、iPad、Apple Watch、Mac 和 Apple TV)开发的各种应用程序。
特斯拉本周在美国大幅下调Model S和X售价,引发了该公司一些最坚定支持者的不满。知名特斯拉多头、未来基金(Future Fund)管理合伙人加里·布莱克发帖称,降价是一种“短期麻醉剂”,会让潜在客户等待进一步降价。
据外媒9月2日报道,荷兰半导体设备制造商阿斯麦称,尽管荷兰政府颁布的半导体设备出口管制新规9月正式生效,但该公司已获得在2023年底以前向中国运送受限制芯片制造机器的许可。
近日,根据美国证券交易委员会的文件显示,苹果卫星服务提供商 Globalstar 近期向马斯克旗下的 SpaceX 支付 6400 万美元(约 4.65 亿元人民币)。用于在 2023-2025 年期间,发射卫星,进一步扩展苹果 iPhone 系列的 SOS 卫星服务。
据报道,马斯克旗下社交平台𝕏(推特)日前调整了隐私政策,允许 𝕏 使用用户发布的信息来训练其人工智能(AI)模型。新的隐私政策将于 9 月 29 日生效。新政策规定,𝕏可能会使用所收集到的平台信息和公开可用的信息,来帮助训练 𝕏 的机器学习或人工智能模型。
9月2日,荣耀CEO赵明在采访中谈及华为手机回归时表示,替老同事们高兴,觉得手机行业,由于华为的回归,让竞争充满了更多的可能性和更多的魅力,对行业来说也是件好事。
《自然》30日发表的一篇论文报道了一个名为Swift的人工智能(AI)系统,该系统驾驶无人机的能力可在真实世界中一对一冠军赛里战胜人类对手。
近日,非营利组织纽约真菌学会(NYMS)发出警告,表示亚马逊为代表的电商平台上,充斥着各种AI生成的蘑菇觅食科普书籍,其中存在诸多错误。
社交媒体平台𝕏(原推特)新隐私政策提到:“在您同意的情况下,我们可能出于安全、安保和身份识别目的收集和使用您的生物识别信息。”
2023年德国柏林消费电子展上,各大企业都带来了最新的理念和产品,而高端化、本土化的中国产品正在不断吸引欧洲等国际市场的目光。
罗永浩日前在直播中吐槽苹果即将推出的 iPhone 新品,具体内容为:“以我对我‘子公司’的了解,我认为 iPhone 15 跟 iPhone 14 不会有什么区别的,除了序(列)号变了,这个‘不要脸’的东西,这个‘臭厨子’。