《Nature: 我国学者猜测的203K超导体被试验证明 推翻一切极限!》。如你也是学术圈内人士,或许对科学范畴有专研爱好,可进入知社学术圈公号检查。
203K的超导体硫化氢,为什么让科学界如此振奋?我国物理学家,在这里边起了什么关键作用?
是马克斯-普朗克研讨所( MPI)的简称,由近80科研院所组成,涵盖了对自然科学、生命科学、社会科学、艺术和人文学科基础研讨。其前身是德国的威廉皇帝研讨院,然后因马克斯-普朗克对德国科研作出的巨大贡献而改名。马克斯-普朗克本人在1918年取得诺贝尔奖,是量子理论的奠基人。马普地点研讨范畴的成果享誉国际。)这马上在科学界引起旋风般的反响,有人振奋赞许、有人置疑张望,当然更多的人是一窝蜂扎进去跟风。物理学界重现80年代中期高温超导和前几年铁基超导的研讨热度。
在超导这个可歌可泣的范畴,一共产生了8个诺贝尔奖。有人闻到下一个诺奖的气味了么?会不会有我国人的身影?
1908年, Onnes 成功制备液氦,并在液氦温度下研讨物质热力学和电学性质。1911年,他发现水银电阻在4.2K以下降为0,并将此特性命名为超导性,从此拓荒一个范畴,引领潮流100年。1913年,他因此荣获诺贝尔物理学奖。这是超导范畴许多诺奖的第一个。
尔后的发展及其缓慢,通过大约半个多世纪的时刻,元素超导体的临界改变温度还定格在10K左右,而化合物超导体的临界改变温度也不超越30K。为什么超导临界改变温度如此之低?
界温度的存在,则是因为较高温度下更强的晶格振荡对Cooper对构成损坏。
BCS理论的提出,遭到另一个作业的启示。1938年,Kapitsa发现液氦的超流性,即不具有粘性。这是因为整数自旋的粒子能结合在一起,构成波色爱因斯坦凝集,然后不受其他搅扰。Kapitsa 因此作业荣获1978年代诺贝尔物理学奖。于此相关,Lee、Osheroff 和Richardson因为发现He-3的超流性,也在1996年荣获诺贝尔物理学奖。而波色爱因斯坦凝集的试验,要比及1995年才在科罗拉多大学完成。Cornell、Ketterle和Wieman因此荣获了2001年代诺贝尔物理学奖。
这一范畴获奖的并还有大名鼎鼎的Landau,1962年因其相变理论,特别是在液氦超流性的使用,荣获诺贝尔物理学奖。以及Ginsburg,在2003 年与Abrikosov和Leggett因在超导和超流范畴的理论研讨一起获奖。传统超导体获奖的作业还有超导隧穿效应, 1973年获奖。这真是一个英雄辈出的范畴!
传统超导体尽管成果了一大批理论物理学家,试验上的发展却极端缓慢,许多年来,其临界改变温度被定格在23K。
直到1980年代初,Bednorz和Muller开端在氧化物中寻觅超导体,终究在1986年成功组成钙钛矿结构的LBCO,临界改变温度高达35K。这马上掀起了全国际的热潮,包含华人物理学家朱经武和中科院物理所赵忠贤在内的团队,很快将高温超导的临界改变温度提高到100K以上。Bednorz 和 Muller 因此在一年之后,就取得了1987年的诺贝尔物理学奖。
最终仍是回到硫化氢。在BCS 理论框架下的传统超导体,有三大明显的特征:
因此,要验证传统超导体,需求这三方面的试验依据。很长一段时刻,超导体的临界改变温度提高很慢,停留在20K-30K。Cohen 和 Anderson 提出假如电子对与晶格相互作用过强,会损坏晶格。因此,他们预算临界改变温度极限为30K左右。但 Ginzburg 对此深表置疑,以为不存在这样的理论极限。他与 Ashcroft 提出金属氢的离子振荡满足强,能接受与电子的强耦合,因此具有高的临界改变温度。因为氢金属化十分难,人们将注意力转向氢化物。而我国的物理学家,更是对此做了精确的核算。
这几组数据毫无疑议的确认了硫化氢的传统超导体的特点,而在此之前,传统超导体的临界温度不超越40K, 一会儿提高到203K! 并且,Nature 新闻稿称,这是第一次理论猜测的超导体在试验中被证明,而这个核算,是我国物理学家做出的。知道为啥我们如此振奋而惊慌么?