據(jù)外媒報道，超導(dǎo)的核心原理是電子成對。但它們是否也能凝聚成“四個一組”？研究結(jié)果表明它們可以，瑞典皇家理工學(xué)院的一位物理學(xué)家周二發(fā)表了這種四倍效應(yīng)的第一個實驗證據(jù)以及這種物質(zhì)狀態(tài)的發(fā)生機制。

　　在《自然-物理學(xué)》雜志上，Egor Babaev教授和合作者在對鐵基材料Ba1-xKxFe2As2進(jìn)行的一系列實驗測量中提出了費米子四倍增長的證據(jù)。這些結(jié)果是在Babaev首次預(yù)測這種現(xiàn)象近20年后，以及他發(fā)表論文預(yù)測這種現(xiàn)象可能在材料中發(fā)生8年后取得的。

　　電子配對實現(xiàn)了超導(dǎo)的量子態(tài)，這是一種零電阻的導(dǎo)電狀態(tài)，被用于核磁共振掃描器和量子計算。它發(fā)生在一種材料中，是兩個電子結(jié)合的結(jié)果，而不是像在真空中那樣相互排斥。這一現(xiàn)象是由Leon Cooper、John Bardeen 和 John Schrieffer在理論中描述的，他們的工作在1972年獲得了諾貝爾獎。

　　所謂的庫珀對基本上是“異性相吸”。通常情況下，兩個電子，也就是帶負(fù)電的亞原子粒子，會相互強烈排斥。但在晶體中的低溫下，它們會松散地成對結(jié)合，從而產(chǎn)生一種強大的長程有序。電子對的電流不再從缺陷和障礙物中散射，導(dǎo)體可以失去所有的電阻，成為一種新的物質(zhì)狀態(tài)：超導(dǎo)體。

　　只是在近幾年，四費米子凝聚態(tài)的理論思想才被廣泛接受。Babaev說，為了使費米子四倍態(tài)發(fā)生，必須有某種東西可以阻止成對的凝聚，阻止它們無阻力地流動，同時允許四電子復(fù)合體的凝聚。

　　Bardeen-Cooper-Schrieffer理論不允許有這樣的行為，所以當(dāng)Babaev在德累斯頓工業(yè)大學(xué)的實驗合作者Vadim Grinenko在2018年發(fā)現(xiàn)了費米子四重凝聚的第一個跡象時，它挑戰(zhàn)了多年來普遍存在的科學(xué)協(xié)議。接下來是在多個機構(gòu)的實驗室進(jìn)行了三年的實驗和調(diào)查，以驗證這一發(fā)現(xiàn)。

　　Babaev說，所做觀察中的關(guān)鍵是費米子四重凝聚物自發(fā)地破壞了時間反演對稱性  （ Time-Reversal Symmetry）。在物理學(xué)中，時間反演對稱性是一種數(shù)學(xué)操作，即在公式或方程式中用其負(fù)數(shù)取代時間的表達(dá)，以便它們描述一個時間向后運行或所有運動都相反的事件。

　　如果人們顛倒了時間方向，物理學(xué)的基本規(guī)律仍然成立。這對典型的超導(dǎo)體來說也是成立的：如果時間之箭被逆轉(zhuǎn)，典型的超導(dǎo)體仍將是相同的超導(dǎo)狀態(tài)。他表示：“然而，在我們報告的四費米子凝聚態(tài)的情況下，時間反演使其處于不同的狀態(tài)?！?/p>

　　他說：“可能需要很多年的研究才能完全理解這種狀態(tài)。這些實驗開辟了一些新的問題，揭示了與它對熱梯度、磁場和超聲波的反應(yīng)有關(guān)的其他一些不尋常的特性，這些特性仍有待更好地理解?！?/p>