印度理工学院 电子不稳定性使晶格不稳定，引发电荷密度波并引发科恩异常
信用:阿迪蒂亚普拉萨德罗伊，机械工程系，IIT孟买 研究人员解释了铀的电子特性和原子振动之间的联系
铀是一种天然存在的放射性元素，其原子核会衰变为其他元素
它发出科学家称之为“阿尔法粒子”的东西，即氦原子的原子核
科学家们已经成功地设计了利用其放射性产生核能的方法，这有可能解决世界的能源需求
然而，铀的电子和热性质还不是很清楚
电子特性的一个例子包括了解这种元素在接近绝对零度(或-273 ̊C)的温度下如何表现得像超导体
研究人员经常使用一种叫做“傅立叶变换”的技术来简化对系统特性的研究，这种技术以其发明者约瑟夫·傅立叶的名字命名
例如，当追踪一个物理量如何随时间变化时，他们在频率上研究它，这被称为时间的“傅立叶空间”
类似地，空间中存在的任何物理量的傅立叶变换是如何随动量变化的，动量是长度的傅立叶空间
当科学家观察量子力学在某些固体原子振动的傅立叶变换中的含义时，一种被称为“科恩异常”的异常现象出现了
这是傅立叶空间中固体数学描述的一个偏差或问题
“动量空间”中能量的变化会影响固体的行为，因为固体的原子会围绕它们的平均位置进行微小的振动
“声子”是固体振动模式的量子，它与固体的电子相互作用
声子和电子之间的强相互作用导致了科恩异常
印度孟买理工学院(IIT孟买)和孟买巴巴原子研究中心(BARC)的研究人员进行的一项研究解释了为什么铀显示出多种科恩异常
他们的研究由IIT孟买工业研究和咨询中心、原子能部和印度政府人力资源发展部(现为教育部)资助，发表在《物理评论快报》杂志上
研究人员重新分析了1979年对铀进行的非弹性中子散射实验的数据
这些实验探测了铀在傅立叶空间中的原子振动，他们的目的是利用这种振动来了解铀在极端核环境下的散热情况
然而，经过重新分析，他们发现了多原子振动中的科恩异常
这些异常在理论上被认为存在于一维系统中，但在三维材料中观察到的却很少
为了理解这一奇特的观察，研究人员利用量子力学定律进行了广泛的计算机模拟，以研究电子和声子如何在材料中相互作用，以及这种相互作用对傅立叶空间中的数据有什么影响
该研究的第一作者、IIT孟买的阿迪蒂亚·普拉萨德·罗伊说:“模拟计算量很大，我们不得不使用位于IIT孟买和BARC的超级计算设施，在这些设施上模拟计算各进行10天。”
该研究的作者之一、IIT孟买的迪班舒·班萨尔教授解释说:“这种反常现象是电子-声子相互作用的最强表现。”
超导体还表现出电子和声子之间如此强的相互作用
对铀中科恩异常的解释是朝着理解其在接近绝对零度的温度下的超导行为迈出的一步
“我们的工作解开了这种重要核材料长达50年的谜团，”班萨尔教授说
目前，研究人员正在调查其他铀和钍基核材料中的相同异常
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