高温超导体挑战传统理论

高温超导体挑战传统理论

【美国《科学美国人》网站12月13日文章】一项新的研究表明，一种高温超导体违背了建立150年之久的固态物理学定律。
维德曼—弗兰兹定律预计，金属在低温状态下应该具有很好的导热性和导电性。但是，物理学家们如今却发现，以铜氧化物为基础的超导体在接近绝对零度时，其热量和电荷都出现变化。沿着这条研究道路继续前进，可能会使物理学家们对超导材料和如何找到更好的类似物质具有更为全面的理解。这项研究结果刊登在今天出版的《自然》杂志上。
维德曼—弗兰兹定律是极为成功的费米液态理论的推论。费米的液态理论认为，在大量电子中，可认为其质量比通常情况大，而电荷及其旋转都与平常一样。
然而，物理学家们已经发现的线索表明，以铜氧化物为基础的超导体在非超导状态下不遵循费米液态理论。一些科学家在解释这种现象时说，有时，大量电子似乎表现为：其中每个电子包含了能够分别导电和旋转的一对实体。因为两个实体都可能携带热量，因此充满了类似电子的物质就不可能具备同样紧密的热量与电荷的关联。
为了检测这种可能性，该研究报告的作者消除了铜氧化物PCCO的超导性，并观察其热电传导。该报告的作者之一、多伦多大学的路易斯·泰尔弗解释说：“我们的测量方法是这种旋转电荷分离现象最直接的证据。这令人激动，因为它引出了某种新物理学即将出现的实例。”