由KTH皇家理工学院制作
安装铁基超导体材料Ba1 xkxfe2as 2用于实验测量
信用:瓦迪姆·格里南科，费德里科·卡格里里斯 超导的核心原理是电子成对
但是它们也能凝结成四个体吗？最近的发现表明他们可以，今天KTH皇家理工学院的一名物理学家发表了第一份实验证据，证明了这种四倍效应以及这种物质状态发生的机制
叶戈尔·巴巴耶夫教授和他的合作者今天在《自然物理学》杂志上发表了一系列对铁基材料Ba1-xkxfe2as 2的实验测量，展示了费米子翻两番的证据
这一结果是在巴巴耶夫首次预测这种现象近20年后得出的，也是在他发表论文预测这种现象可能发生在材料中的8年后得出的
电子的配对使得超导的量子态成为可能，超导是一种零电阻的导电状态，用于核磁共振扫描仪和量子计算
它发生在材料内部，是两个电子结合的结果，而不是像真空中那样相互排斥
莱昂·库珀、约翰·巴丁和约翰·施里弗的理论首次描述了这种现象，他们的工作在1972年获得了诺贝尔奖
所谓的库珀对基本上是“互相吸引的对立面”
正常情况下，两个带负电的亚原子粒子会强烈地相互排斥
但是在晶体的低温下，它们会松散地成双成对结合，形成一个强大的长程有序
电子对的电流不再从缺陷和障碍物中散射，导体会失去所有电阻，变成一种新的物质状态:超导体
直到最近几年，四费米子凝聚体的理论才被广泛接受
巴巴耶夫说，为了费米子四重态的出现，必须有某种东西能防止成对粒子的凝聚，并防止它们在没有阻力的情况下流动，同时允许四电子复合物的凝聚
巴丁-库珀-施里弗理论不允许这种行为，因此，当巴巴耶夫在德累斯顿技术大学的实验合作者瓦迪姆·格林科在2018年发现费米子四倍凝聚态的最初迹象时，它挑战了多年来流行的科学共识
接下来是在多个机构的实验室进行了三年的实验和调查，以验证这一发现
巴巴耶夫说，在所做的观察中，关键是费米子四重凝聚自发地打破了时间反转对称性
在物理学中，时间反转对称是一种数学运算，用公式或方程中的负值代替时间的表达式，从而描述时间倒流或所有运动反转的事件
如果颠倒时间方向，物理学的基本定律仍然有效
这也适用于典型的超导体:如果时间的箭头倒转，典型的超导体仍然是同样的超导状态
“然而，在我们报道的四费米子凝聚体的情况下，时间反转使它处于不同的状态，”他说
“要完全理解这种状态可能需要多年的研究，”他说
“这些实验提出了许多新的问题，揭示了与它对热梯度、磁场和超声波的反应相关的许多其他不寻常的特性，这些特性仍有待更好地理解
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