據(jù)外媒報(bào)道,，超導(dǎo)的核心原理是電子成對,。但它們是否也能凝聚成“四個(gè)一組”,？研究結(jié)果表明它們可以，瑞典皇家理工學(xué)院的一位物理學(xué)家周二發(fā)表了這種四倍效應(yīng)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)以及這種物質(zhì)狀態(tài)的發(fā)生機(jī)制,。

　　在《自然-物理學(xué)》雜志上,，Egor Babaev教授和合作者在對鐵基材料Ba1-xKxFe2As2進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)測量中提出了費(fèi)米子四倍增長的證據(jù)。這些結(jié)果是在Babaev首次預(yù)測這種現(xiàn)象近20年后,，以及他發(fā)表論文預(yù)測這種現(xiàn)象可能在材料中發(fā)生8年后取得的,。

　　電子配對實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)的量子態(tài)，這是一種零電阻的導(dǎo)電狀態(tài),，被用于核磁共振掃描器和量子計(jì)算,。它發(fā)生在一種材料中，是兩個(gè)電子結(jié)合的結(jié)果,，而不是像在真空中那樣相互排斥,。這一現(xiàn)象是由Leon Cooper、John Bardeen 和 John Schrieffer在理論中描述的,，他們的工作在1972年獲得了諾貝爾獎(jiǎng),。

　　所謂的庫珀對基本上是“異性相吸”。通常情況下,，兩個(gè)電子,，也就是帶負(fù)電的亞原子粒子,，會相互強(qiáng)烈排斥。但在晶體中的低溫下,，它們會松散地成對結(jié)合,，從而產(chǎn)生一種強(qiáng)大的長程有序。電子對的電流不再從缺陷和障礙物中散射,，導(dǎo)體可以失去所有的電阻,，成為一種新的物質(zhì)狀態(tài)：超導(dǎo)體。

　　只是在近幾年,，四費(fèi)米子凝聚態(tài)的理論思想才被廣泛接受,。Babaev說，為了使費(fèi)米子四倍態(tài)發(fā)生,，必須有某種東西可以阻止成對的凝聚,，阻止它們無阻力地流動(dòng)，同時(shí)允許四電子復(fù)合體的凝聚,。

　　Bardeen-Cooper-Schrieffer理論不允許有這樣的行為,，所以當(dāng)Babaev在德累斯頓工業(yè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)合作者Vadim Grinenko在2018年發(fā)現(xiàn)了費(fèi)米子四重凝聚的第一個(gè)跡象時(shí)，它挑戰(zhàn)了多年來普遍存在的科學(xué)協(xié)議,。接下來是在多個(gè)機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了三年的實(shí)驗(yàn)和調(diào)查,，以驗(yàn)證這一發(fā)現(xiàn)。

　　Babaev說,，所做觀察中的關(guān)鍵是費(fèi)米子四重凝聚物自發(fā)地破壞了時(shí)間反演對稱性  （ Time-Reversal Symmetry）,。在物理學(xué)中，時(shí)間反演對稱性是一種數(shù)學(xué)操作,，即在公式或方程式中用其負(fù)數(shù)取代時(shí)間的表達(dá),，以便它們描述一個(gè)時(shí)間向后運(yùn)行或所有運(yùn)動(dòng)都相反的事件。

　　如果人們顛倒了時(shí)間方向,，物理學(xué)的基本規(guī)律仍然成立,。這對典型的超導(dǎo)體來說也是成立的：如果時(shí)間之箭被逆轉(zhuǎn)，典型的超導(dǎo)體仍將是相同的超導(dǎo)狀態(tài),。他表示：“然而,，在我們報(bào)告的四費(fèi)米子凝聚態(tài)的情況下，時(shí)間反演使其處于不同的狀態(tài),?！?/p>

　　他說：“可能需要很多年的研究才能完全理解這種狀態(tài)。這些實(shí)驗(yàn)開辟了一些新的問題,，揭示了與它對熱梯度,、磁場和超聲波的反應(yīng)有關(guān)的其他一些不尋常的特性，這些特性仍有待更好地理解,?！?/p>