美国国家加速器实验室 就像黑洞(右下角)是空间中的奇点一样，量子临界点是量子材料不同状态之间的点状交叉点，在这里各种奇怪的电子行为都有可能发生
SLAC的一项研究发现了这种行为的有力证据:当铜酸盐超导体在低温状态下被调谐到超导态的QCP时，量子波动的扩散逐渐熔化了材料中的电荷条纹(从左上角开始)——电子密度更强和更弱的交替条纹
学分:格雷格·斯图尔特/SLAC国家加速器实验室 在所有可以共存于量子材料中的奇怪物质状态中，随着温度、电子密度和其他因素的变化，它们争夺卓越地位，一些科学家认为一个特别奇怪的并列存在于一个因素的交叉点，称为量子临界点或QCP
“量子临界点是一个非常热门的问题，对许多问题都很有意思，”美国能源部SLAC国家加速器实验室的科学家、斯坦福材料与能源科学研究所(SIMES)的研究员李伟生说
“有些人认为它们甚至类似于黑洞，因为它们是奇点——量子材料中不同物质状态之间的点状交叉点——当你接近它们时，你可以得到各种非常奇怪的电子行为
" 李和他的合作者今天在《自然物理》杂志上报道说，他们已经发现了强有力的证据，证明了四核粒子及其相关波动的存在
他们使用一种叫做共振非弹性x光散射(RIXS)的技术来探测氧化铜材料或铜酸盐的电子行为，这种材料在相对较高的温度下以极高的效率导电
这些所谓的高温超导体是一个繁忙的研究领域，因为它们可以产生零浪费的能量传输、节能运输系统和其他未来技术，尽管还没有人知道高温超导背后的微观机制
铜酸盐中是否存在量子点也是一个争论激烈的问题
在英国钻石光源的实验中，研究小组将铜酸盐冷却到低于90开尔文(零下183摄氏度)的温度，在此温度下它变成超导的
他们把注意力集中在所谓的电荷顺序上——材料中电子和它们的负电荷更密集或更稀疏的交替条纹
科学家用x光激发铜酸盐，并测量散射到RIXS探测器中的x光
这使得他们能够绘制出激发如何以材料原子晶格中的微妙振动或声子的形式在材料中传播，这很难测量，需要非常高分辨率的工具
同时，x光和声子可以激发电荷有序条纹中的电子，导致条纹波动
由于RIXS获得的数据反映了电荷条纹行为与声子行为之间的耦合，观察声子也使研究人员能够测量电荷有序条纹的行为
科学家们期望看到的是，当电荷有序条纹变弱时，它们的激发也会消失
“但是我们观察到的非常奇怪，”李说
“我们发现，当超导态的电荷序变弱时，电荷序激发变强
这是一个悖论，因为它们应该齐头并进，这是人们在其他电荷序系统中发现的
" 他补充说，“据我所知，这是第一个关于电荷顺序的实验，显示了这种行为
一些人认为，当系统接近量子临界点时会发生这种情况，此时量子波动变得如此强烈，以至于它们熔化了电荷序，就像加热冰增加了其刚性原子晶格中的热振动，并将其熔化成水一样
不同的是，量子熔化，原则上，发生在零温度
“在这种情况下，李说，用RIXS看到的出乎意料的强电荷序激发是那些量子波动的表现
李说，研究小组现在正在更广泛的温度范围和不同的掺杂水平下研究这些现象——在材料中自由运动电子的密度常娥中加入化合物——看看他们是否能准确地确定这种材料中的量子临界点在哪里
托马斯·德弗罗是西门子公司的理论家，也是该报告的资深作者，他指出，在铜酸盐和其他量子材料中，物质的许多相可以交织在一起
“超导态和磁态、电荷有序条纹等等是如此的纠缠在一起，以至于你可以同时处于它们之中，”他说
“但我们陷入了传统的思维方式，它们必须是这样或那样的
" 在这里，他说:“我们有一个效果，魏胜试图详细测量它，试图看看发生了什么
"
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