物理学家终于捕捉到了超导体的波。

 

第一个被称为双密度波的物质相的直接证据有助于揭示神秘高温超导体的物理学原理。超导体在惊人的高温下无电阻导电。研究人员在4月1日的《自然》杂志上报道说，这种波是用扫描隧道显微镜探测到的。

 

物理学家曾怀疑在这些材料中存在着对密度波，而之前的实验已经暗示了它们的存在。但是没有直接的证据，科学家们就无法进一步了解这些材料。“研究和证明这个阶段不仅可能存在，而且确实存在，这是非常重要的，”没有参与这项工作的康奈尔大学理论物理学家Eun-Ah Kim说。

 

当高温超导体在20世纪80年代出现时，沐鸣平台登陆线路物理学家们惊叹不已。这种材料因含有铜而被称为铜酸盐，它能在比大多数超导体(大约100开尔文(约-173摄氏度)或更高的温度下无电阻导电(SN: 12/8/17)。

 

尽管仍然很冷，但这样的温度比许多超导体所需的接近绝对零度的温度要容易达到得多。这些材料的发现使人们对很快就能找到室温超导体抱有很高的希望，这可能会导致新技术的出现，比如大幅提高能效的电网、磁悬浮列车和强大的超级计算机。

 

但是，几十年后，一种室温超导体还没有出现。更重要的是，科学家们还没有完全理解使这些材料如此特殊的物理原理。特别是，“我们想要了解这些材料中超导性是如何发生的微观机制，”纽约厄普顿布鲁克海文国家实验室的物理学家藤田和弘说。

 

在超导体中，电子结成一对，称为库柏对，这种伙伴关系使它们能毫无阻力地顺利通过材料(SN: 5/13/15)。在这些材料中，科学家观察到的是电子能量的缺口，而不是连续的光谱。

 

物理学家预测，在高温超导体中，电子能量的间隙会在材料表面周期性地变化，形成一种奇怪的波。这种效应可能与另一种不同寻常的状态有关，这种状态在高温下存在于同一种材料中，被称为赝隙相。这种状态存在于一个奇怪的炼狱里:它既不是超导体，也不是绝缘体，它导电也不是很好。

 

藤田和他的同事用扫描隧道显微镜在一种超导化合物(一种铋基氧化铜)的表面探测到了这种波。这种显微镜有一个非常薄的尖端，它可以探测到电子穿过超导体和尖端之间的空间，这是通过一种称为隧道效应的量子过程实现的。在这种情况下，研究人员还在显微镜的顶端贴了一小块超导体，以寻找从超导体的一点到另一点的电子隧道。研究小组报告说，能量缺口在材料表面周期性地以波的形式变化，沐鸣平台登陆线路正如预测的那样。

 

“这实际上是对密度波分量的直接测量，”伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的理论物理学家Eduardo Fradkin说。“这是一个非常激动人心的实验。”

 

在寻求提高高温超导体的温度范围时，这种赝隙相可能是重要的。这个新结果可以帮助科学家更好地理解这一阶段，因为它阐明了这些材料在升温过程中是如何表现的。