科学家揭示地球上鸡蛋之谜:我们都错了!，我国科学家揭示衰老新机制

寻找非常规超导体的科学家们提供了迄今为止最令人信服的证据。马里兰大学(UMD) 量子材料中心(QMC) 的研究人员在两篇论文中表明，—— 二碲化铀（简称UTe2）具有拓扑超导体的许多特性，可用于构建量子计算机。它可能有助于寻找方法。其他未来设备的新方法。

研究人员培育出一种新型拓扑超导晶体（图片由NIST提供）

超导体可以无电阻地传导电流，据报道常见于磁共振成像(MRI) 和其他科学仪器的大型超导线圈中，但预计它们将在未来几十年内成为主流。我无法想象进入人们的家园。

自2000 年代初以来，科学家们一直在寻找一种特殊类型的超导体，这种超导体依靠复杂的亚原子粒子组织来实际传导电流。

马里兰大学物理学教授、QMC 主任、其中一篇论文的主要作者John-Pierre Parione 最近表示：

“大自然可能是邪恶的，但我们看到这样奇怪的事情可能还有其他原因。说实话，在我的职业生涯中我以前从未见过这样的东西。我从来没有见过任何东西。”

研究图-1：UTe2单晶的微波表面阻抗

马里兰大学量子材料中心的研究人员宣布他们已经培育出有前景的拓扑超导晶体。拓扑意味着这些形状可以通过推拉而彼此轻微变形。

例如，您可以用面团制作面包或披萨。但是，如果不在中间打一个洞，就无法制作甜甜圈。但从拓扑角度来看，面包和馅饼是一种类型，甜甜圈是另一种类型。

在拓扑超导体中，电子围绕着彼此跳舞，围绕一个类似于甜甜圈中心的孔运行。不幸的是，到目前为止还没有一种好方法可以切入超导体并放大观察这种电子舞蹈。

目前，确定电子是否悬挂在抽象甜甜圈上的最佳方法是观察材料在实验中的行为。好消息是，一篇新的研究论文表明，UTe2 似乎具有以前从未被证明过的拓扑结构。

研究图2：UTe2的异常残余电导率以及与其他超导体的比较

Parione 的团队与斯坦福大学的Aharon Kapitulnik 团队合作，发现UTe2 中同时存在的不是一个，而是两个超导体。

根据这一结果以及光线在材料反射时的变化（除了之前发表的实验证据），研究人员确定了两种类型的拓扑结构超导体：我能够缩小范围。

如果您有兴趣，请参阅发表在2021年7月15日号《科学》（科学）杂志上的这篇文章。原标题为《Anomalous normal fluid response in a chiral superconductor UTe2》。

在另一项研究中，由UMD 物理学教授和QMC 成员Steven Anlage 领导的研究小组发现了同一材料中不寻常的表面行为，这是一种长期以来寻求的拓扑保护马约拉纳模式现象。

所谓的马约拉纳模式是指行为类似于半个电子的奇异粒子，预计会出现在拓扑超导体的表面上。

研究图- 3：来自超流体密度的轴向三对态的证据

这一发现让科学家们兴奋不已，因为它可以为构建强大的量子计算机铺平道路。感兴趣的朋友可以查看2021年5月21日期刊《自然通讯》（Nature Communications）。

Anraj 和他的团队在报告中指出，超导体只有在一定温度以下才会表现出特殊性能，就像水只有在0 摄氏度以下才会结冰一样。

在典型的超导体中，电子在两人康加线中配对，并通过金属相互追踪。然而，在极少数情况下，电子木偶可能会表演类似华尔兹的圆形舞蹈，互相绕圈。

从拓扑学的角度解释这种情况就更加特殊了：—— Denshi Rondo 拥有“台风之眼”。拓扑超导体与普通舞蹈的不同之处在于，一旦电子以这种方式配对，涡旋就很难逃逸。

事实上，在2018年初，该团队与马里兰大学物理学兼职副教授、美国国家标准与技术研究院（NIST）物理学家Nicholas Bucci团队合作，意外发现了超导体UTe2。

特别是，它似乎不受大磁场（通常会破坏电子舞动并破坏超导性）的影响，这是UTe2 电子对之间的耦合比平常更强的第一个迹象。这是一个线索。

据推测，这可能是由于他们双人舞步的循环性质所致，这个想法引起了许多其他人对此研究领域的极大兴趣。

“这就像一个完美的风暴超导体，结合了许多以前从未见过的功能，”安拉格补充道。

此外，在一篇新论文中，Paglione 和他的合作者报告了两个新的测量结果，揭示了UTe2 的内部结构。

UMD 团队测量了材料的比热，或将材料加热1C 所需的能量。然后研究人员测量了不同起始温度下的比热，并观察了温度如何根据超导特性而变化。

通常，当材料转变为超导态时，能级会发生很大的变化。但我们实际上看到了两次跳跃。

因此，这证明UTe2 具有两个超导转变，而不是只有一个，这是不寻常的。

《SCI Tech Daily》指出，这两次跳跃表明UTe2的电子可以配对并表演两种不同舞蹈模式之一。

在第二次测量中，斯坦福大学团队用激光照射UTe2样本，发现反射光略有扭曲。

当上下摆动的光源发出光线时，反射光主要是上下摆动，但也有一些左右的特性，这意味着超导体内部有东西使光线扭曲，密封无法被打破。是输出.

后来，斯坦福大学的Kapitulnik 团队还发现，UTe2 也可以根据磁场向某个方向扭曲光。

如果在超导状态下对样品施加向上的磁场，则发射的光将向左倾斜。当磁场向下时，射线向右倾斜。

研究人员指出，这意味着样品中在晶体上下跳舞的电子有一些特殊之处。

为了弄清楚这对于超导体中的电子意味着什么，研究人员与威斯康星大学密尔沃基分校理论家、物理学教授、论文《科学》 的合著者Daniel F. 合作，并得到了Agterberg 先生的合作。

根据这一理论，UTe2 晶体内铀和碲原子的排列允许电子偶尔表演八种不同的舞蹈。

由于比热测量表明两种舞蹈同时发生，阿格特伯格展示了组合八种舞蹈的所有不同方式。

此外，反射光的畸变特性和沿垂直轴的磁场矫顽力将可能性减少到四种。

先前的结果表明，UTe2 的超导性及其在大磁场下的鲁棒性，进一步将其限制在其中两种电子舞蹈模式中。

这两对电子形成一个漩涡，呈现出一场暴风雨般的拓扑舞蹈。

有趣的是，考虑到实验的局限性，当前最好的理论表明UTe2 中的超导态是拓扑的。