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在首次预测近 70 年后,科学家们发现了难以捉摸的“魔鬼粒子”

在首次预测近 70 年后,科学家们发现了难以捉摸的“魔鬼粒子”

作者:Stacy Liberatore,Dailymail.com

2023年8月15日17:23,更新于2023年8月15日19:14

科学家们发现了一种“魔鬼粒子”,它可以产生在室温下导电的超导体——物理学的“圣杯”。

超导体是一种特殊的金属或合金,能够无电阻导电,但温度必须低于 100 华氏度到冰点。

伊利诺伊大学的研究人员最近在矿物钌酸锶中发现了一种没有质量的粒子,这意味着它可以在任何温度下形成——距离“魔鬼”的预测近 70 年。

超导体用于高架列车和高分辨率磁共振成像(MRI)机器等过程,但在室温下运行的材料将为更强大的计算机铺平道路。

当前的超导体必须低于 100 华氏度冰点才能无电阻地导电并用液氮保持低温

100多年前,人们在冷却至-452华氏度液氦温度的汞中发现了超导性。

在发现汞的超导性之后,在极低温度下的其他材料中也观察到了这种现象。

这些材料包括铌和钛的几种金属和合金,可以很容易地制成金属丝

理论物理学家戴维·贝恩斯 (David Baines) 于 1956 年首次预测了这种邪恶粒子,他相信电子在固体中传播时会发生“奇怪”的相互作用。

电子在固体中可能会失去其个体性,因为电相互作用导致电子结合形成集体单元。

有了足够的能量,电子就可以形成称为等离激元的复合粒子,其新的电荷和质量由基本的电相互作用决定。

然而,质量通常太大,以至于等离子体激元无法在室温下形成,但贝恩斯假设有一个例外。

这位物理学家认为,如果固体在多个能带中具有电子,就像许多金属一样,它们的等离激元可能会以异相模式结合,形成一种新的无质量、中性等离激元——一个恶魔。

由于恶魔没有质量,它们可以用任何能量形成,并且可以在任何温度下存在。

然而,在特定矿物中意外发现的难以捉摸的魔鬼粒子是无质量的,这意味着它可以在任何温度下形成。 图中是撒旦粒子的模型

这导致人们猜测它们对多尺度矿物的行为具有根本影响。

这一发现是由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理学教授彼得·阿巴蒙特领导的一个研究小组做出的,他在研究矿物钌酸锶时绘制了贝恩斯的预测图。

该实验与超导体无关,但金属就像高温超导体,但又不是超导体。

研究人员通过用电子轰击金属来首次扫描金属的电子特性,从而唤起金属特征中的魔鬼。

阿巴蒙特正在与前研究生阿里·侯赛因一起研究这个项目,他说:“起初,我们不知道它是什么。

恶魔并不属于主流。 这种可能性很早就出现了,我们基本上对此一笑置之。

“但是,当我们开始排除可能性时,我们开始怀疑我们真的找到了魔鬼。”

UIUC 摩尔博士后研究员、凝聚态理论家埃德温·黄 (Edwin Huang) 最终被要求计算钌酸锶的电子结构特征。

黄说,派恩斯对恶魔的预测需要相当具体的条件,而且任何人都不清楚钌酸锶是否应该有恶魔。

我们必须进行微观计算才能弄清楚发生了什么。 当我们这样做时,我们发现了一个由两个电子带组成的粒子,这两个电子带以大致相等的强度异相振荡,正如贝恩斯所描述的那样。