铁基超导体?一个区分过去和未来式的奇异材料

文/陈根

我们都知道,昨天发生的事情和明天将发生的事情,是两个不同且非常独立的问题。人类生活的过去和未来不是对称的,因此是不可逆的。

但物理之所以不常被人所理解,就在于它颠覆了各种常识性的认知。在物理学上,基本粒子、原子和分子中自然的基本力相对于它们的时间发展是对称的:向前或向后都没有区别,科学家将其称为时间反演对称性。

简单来说,宏观上,无法进行"时间反演”是因为物理规律本身对时间箭头的定义及热力学第二定律决定的,而宏观上的时间平移对称性即能量守恒定律,没有时间的分立对称性(空间的分立对称性即对应所谓左右手等价)。

微观上,微观因果律由物理可观测量算符的对易关系决定,单个粒子的”时间反演"对应其反粒子,时间平移对称性还是对应能量守恒定律,时间分立对称性对应粒子的T宇称。

几十年来,在所有超导体中都发现了这种反演对称性。超导体是可以在低温下传导电流而不会耗散能量的材料。它们的主要应用之一是有效产生强磁场,例如在磁共振成像(MRI)诊断中。所有已知的超导材料中大约有99%是时间反演对称的。

然而,多年来,物理学家已经发现了可以克服时间逆向对称性的新型超导体。为了解释这些发现,人们已经对已有75多年的历史的超导的基本机制,进行了相当大的修改。只有这些新颖的超导体才能自发产生恒定的内部磁场。这可以导致新的应用,例如在量子计算设备中。

最近,德国德累斯顿工业大学(英语:Dresden University of Technology)的物理学家在一类铁基超导体中发现了自发的静态磁场,这些磁场具有时间反演对称性。这种非凡的特性需要新的理论模型,并且可能在量子计算中变得重要。该最新研究结果发表在最近的科学杂志《自然物理学》上。

这是一场材料领域的新发现,这甚至打破了原来对超导体的认知,随着研究的深入,这一类铁基超导体将拥有更广阔的应用前景,科研的加持带动了材料领域的发展,也将推动科技的繁荣。

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这个人很懒,什么都没有留下~

  
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