高温超导起源基本假设引发巨大争论
时间:2017-12-07

  HTS起源的基本假设导致了一个巨大的争论 - 新闻 - 科学网络

  1998年,罗伯特·劳克林在他的诺贝尔奖颁奖仪式上。

  图片来源:FREDERIC NEEMA / SYGMA / CORBIS

  罗伯特·劳克林(Robert Laughlin)正在开始精彩的反击。在离开物理学领域十年之后,美国斯坦福大学的诺贝尔奖获得者在两篇即将发表的论文中表示,大多数物理学家对于HTS起源的基本假设是错误的。相反,劳克林认为,凝聚态物理的最大难题可以从传统的金属理论开始,但几十年前,大多数理论物理学家放弃了这个理论。

  超导指某些物质在某一温度条件下(通常温度较低)抵抗零的性质。高温超导体的温度只比超导所需的超低温要高得多。

  近年来,Laughlin致力于撰写科普书籍,并于2004年至2006年担任韩国科学技术院院长。他拒绝回答有关他的论文的问题,这些论文发表在“物理评论快报”和“物理评论B”上他认为自己的工作会带来震惊,可以将超导领域从睡眠多年的泥潭中拯救出来。这里上演的一切都很少发生在物理学领域。劳克林在一封电子邮件中写道,这个根深蒂固的概念被一个有逻辑的人打破了。

  其他物理学家说,这样的震动确实是需要的,但拉夫林忽视了实验证据,削弱了他的理论。有些人认为,劳克林的文章将继续与诺贝尔奖获得者菲利普·安德森(Philip Anderson)长期争论,美国普林斯顿大学的安德森(Anderson)支持一种非常不同的HTS理论。

  一般的理论是普通的超导体是铅或铌等金属。这些材料被冷却到接近绝对零度,并且它们的内部电子产生松散的电子对,这些电子对被它们之间的正电荷离子柱的振动所捕获并最终通过金属而不受阻碍。

  然而,这种振动结合不足以解释在138开尔文中铜和氧的混合物是如何变成超导的。在铋锶钙铜氧化物中,钇钡铜氧化物与其他铜氧化物,铜原子,氧原子等原子形成平面,各平面内铜原子排列成正方形,氧原子位于相中邻近的铜原子。

  在金属中,每个铜原子贡献一个自由电子。然而,在铜酸盐化合物中,这些电子被卡住了。研究人员加入了额外的氧原子,这些氧原子将吸引一些铜释放的电子,从而破坏拥挤,并以某种方式触发超导。

  经过27年的高温超导研究发现,理论物理学家们对发生的事情仍然不认同。在氧铜平面中,相邻的电子以称为反铁磁的方式被磁化。一些理论物理学家认为,以这种方式产生的涟漪提供了结合电子的纽带。不过,安德森认为这里不需要胶水,强大的电子斥力可以制造出电子对。

  劳克林反驳了这两个观点,并重新提出了金属的基础理论。电子往往是相互排斥的,但理论认为,在金属中,电子的行为似乎并不互相影响。理论物理学家通过设想不相互作用的电子来解释这一点,并增加它们之间的作用力。这种相互作用伪造的准粒子不会相互影响。

  Laughlin认为必须以相同的方式获得氧化铜。他看着铜平面上的准粒子。通过调节排斥力,从原子到原子的跳跃速度和磁性,Laughlin希望能够在理论上复制氧化铜的变化。例如,他说,一个独特的伪能隙实际上是一个称为d密度波的电流模式。

  超导体的一个特点是存在一个带隙,将库伦对分解为一个自由电子。然而,到了90年代中期,物理学家们发现,在富铜高温超导材料中,低温超导体的能隙与伪间隙相似。此外,劳克林还表示,新工作对莫特格绝缘子理论是一个挑战。

  氧化镍,氧化锰等氧化物在一个晶胞中具有奇数个价电子,根据能带理论应具有良好的导电性。实验表明,它们是透明的绝缘体。英国物理学家内维尔·莫特(Nevill Mott)等人认为问题在于电子相互作用引起的相关效应。这些氧化物后来被称为莫特​​绝缘体。

  一些科学家认为劳拉林不是科学的。美国俄亥俄州立大学理论物理学家何锡伦指出,莫特绝缘子已经得到实验证实。麻省理工学院理论物理学家帕特里克·李(Patrick Lee)也表示,劳克林的复制氧化铜的参数值与实验值相冲突。

  尽管他们持有不同的观点,但许多理论物理学家表示,他们很高兴Laughlin能够回到这个领域。我们都喜欢鲍勃。阿贡国家实验室理论物理学家迈克尔·诺曼说,他是非凡的。

  但安德森并没有分享这种热情。 2004年,劳克林发表了一首长达13页的诗,即美国诗人亨利·沃兹沃斯·朗费罗(Henry Wadsworth Longfellow)即兴创作的“华沙之海”,他似乎把自己描绘成一个无辜的英雄。

  当被问及关于劳克林文章的问题时,安德森说,他正忙着为90岁的生日派对做准备。不过,他也表示,拉夫林似乎没有阅读或理解我对莫特物理学的解释(张璋)

  “中国科学”(2013-12-31第3版国际)