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科学家亲眼目睹降维“打击”,惊叹物理之奇妙!

2021-04-15 12:00 前瞻网   

 

科学家亲眼目睹降维“打击”,惊叹物理之奇妙!

图源SLAC国家加速器实验室

在著名科幻小说《三体》中,太阳系最终被降维武器二向箔压成了一个平面,数百万年的人类文明毁于一旦,整个太阳系也消失在宇宙当中。如此恐怖的降维打击一旦发生,被降维的对象将再也无法回到高维中去。近日,来自美国SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家共同目睹了这一神奇的降维现场:在三维非常规超导体当中居然自发地出现了一个个二维的超导体“水坑”。

一般来说,人为地创造这种仅为几个原子厚的二维超导体是一个相当艰巨的过程。因此当科学家发现这些二维“水坑”如此自然地出现在三维的超导体当中,这种震惊难以言喻。

这种三维超导体可以使电子以100%的效率和零电阻的速度通过。当科学家们小心翼翼地调整温度和其他条件,向着超导体将成为绝缘体的过渡点前进时,二维“水坑”出现了。

研究表明,这种自发的“紧急”行为可能是3D超导体在突然转变成绝缘状态之前重新组织自己的状态,在绝缘状态中,电子被限制在其本垒原子内,根本无法移动。

在这些水坑内,超导电子的行为就像是被限制在一个非常薄的、像片状的平面内,这种情况要求它们以某种方式穿越到另一个维度,在那里适用不同的量子物理学规则。

研究人员Hari Manoharan表示:“这种行为通常很难或不可能通过尝试从头开始对其进行复制。”

他说:“好像被赋予超导能力一样,3D电子会选择自己生活在2D世界中。”研究团队称这种新现象为“跨维超导”。

研究结果为制作二维超导体打开了新的大门。比起传统的工程方法,研究提供的方法更便宜,不需要花哨的设备和极低的温度,而且不需要几天和几周的时间。唯一棘手的部分将是把材料的成分弄得恰到好处。

“在这个系统当中,电子以我们完全意想不到的方式进行运动。这就是物理学的美妙之处。”SLAC和斯坦福大学的博士后研究员Carolina Parra说,“我们非常幸运地发现了这种行为。”

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责任编辑: 4114RWL

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