荷兰莱顿大学物理研究所的Koen Bastiaans和他的同事们发现了一种前所未见的新型量子液体。他们通过使用一种类似于聆听雨滴落在屋顶上的声音的技术来做到这一点。

或许你还记得那些老式的灯泡，它们会散发出舒适的光芒并会变的很热，但它们会大大增加你的电费。这是为什么？因为它们由具有大电阻的材料制成。所有材料都具有一定的导电阻力。

所有材料？是的，但除了一类被称为超导体的特殊材料。当它们被冷却到特定(极低)温度以下时，它们可以毫无阻力地传输电力。它们如何工作的是物理学中经久不衰的奥秘之一。

教科书里的理论

有一种理论可以解释为什么某些材料会变成超导：一旦冷却到其转变温度以下，材料中的电子就会配对形成库珀对。这些库珀对会凝结成一种量子液体，它们可以毫不费力地流动且没有阻力，从而产生超导性。

到目前为止，物理学家一直认为库珀对的形成和凝聚成无电阻态是一个同时发生的联合过程。该研究的主要作者、物理学家Koen Bastiaans说：“这是我们在教科书中学到的东西。”

现在，大惊喜来了。Bastiaans及其同事发现，在超导转变温度以上，库珀对仍然可以存在，能形成一种新的神秘量子液态。Bastiaans说：“这意味着库珀对的形成与冷凝本身不同。这对我来说，它完全改变了我对超导的看法。”

该研究始于与代尔夫特理工大学和荷兰空间研究中心(SRON)的密切合作，研究重点是超导体TiN(氮化钛)，该材料也用于空间研究里非常灵敏的光学探测器中。

雨滴落在屋顶上

为了检测库珀对，莱顿大学小组开创了一种技术，使他们能够“聆听”超导体中的电子。当这些是单个电子时，与电子形成库珀对时相比，噪声分布是不同的。Bastiaans在较早前解释道：“这有点像听雨滴落在屋顶上，当水滴变大时，雨声就变了。”
 
研究人员测量了TiN超导材料中的噪声，结果清楚地表明：在低温下，这种材料是由库珀对形成的。当他们将温度升高到2.95开尔文(比-273℃高2.95℃)时，超导性正如预期的那样消失了。但是库珀对一直待到了温度达到约7.2开尔文。

Bastiaans说：“所以你可以拥有无凝聚和超导性的库珀对。有迹象表明这是可能的，但还没有无可辩驳的证据。这意味着我们实际上发现了一种新的量子液体：一种具有电阻但完全由库珀对组成的物质状态。”

这一发现发表在近期的《科学》杂志上，它为寻求了解超导性的物理学家提供了新的见解。说明形成库珀对和凝聚不一定是同一个过程。

现在同时也是代尔夫特理工大学博士后的Bastiaans说：“这很有趣，最重要的测量是我在莱顿大学博士答辩的前一天晚上开始的。在答辩期间，我的论文导师说，‘好戏在后头’。这一点他预测的很对。”（编译:Qtech）