最新成果：在超导体中，发现难以捉摸的粒子证据

粒子追逐这是好多物理学家都在玩的游戏，有时，搜寻工作在大型对撞机内进行，在那边，需要壮观的高能碰撞来发现新粒子和新物理学。对于研究固体的物理学家来说，这场游戏发生在一个非常分歧的情况中，而这些受追捧的粒子，并不是来自激烈的碰撞。取而代之的是，类粒子实体，称为准粒子，从发生在材料深处的复杂电子互相感化中显现。

（原文来自久久自媒体）

有时准粒子很轻易探测，但其他粒子则更难发现，它们就隐蔽在触手可及的处所。新的测量表明，在非传统超导体二碲化铀的外观，存在奇异的马约拉纳粒子。如今，由物理学家VidyaMadhavan向导的伊利诺伊大学一组研究人员与来自国度尺度与手艺研究所、马里兰大学、波士顿学院和苏黎世理工大学的研究人员合作，，使用高差别率显微镜对象视察了一种不平常类型的超导体-二碲化铀(UTe2)内部工作道理。

研究测量揭示了强有力的证据，表明这种材料或者是一种奇异准粒子的自然家园，这种粒子几十年来一向隐藏在物理学家眼前，其研究功效揭橥在《天然》期刊上。早在1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳(EttoreMajorana)就对这些粒子进行了理论推导，从那时起，物理学家就一向在试图证实它们是能够存在的。科学家们认为，一类特别被称为手性非传统超导体的材料或者自然地拥有马约拉纳粒子。

超导体-二碲化铀或者具有发生这些难以捉摸的准粒子的所有准确性质。科学家如今知道传统超导体的物理道理，并认识它们若何在没有电阻的情形下，将电流或电子从导线的一端传输到另一端。手性非传统超导体要罕有得多，其物理常识也不那么为人所知。认识它们对根蒂物理很主要，在量子较量中有潜在的应用。在正常超导体内部，电子以一种体式配对，从而实现让电毫无损失地流过电网。这与通俗导体(如铜线)分歧，铜线在电畅通过时会升温。

超导性背后的部门理论是几十年前由伊利诺伊大学三名科学家提出，他们的研究工作获得了诺贝尔物理学奖。对于这种传统的超导性，磁场是仇敌，它会损坏两个对，使材料恢复正常。在曩昔的一年里，研究人员表明，二碲化铀的行为有所分歧。此前的研究表明：超导体-二碲化铀(UTe2)在磁场高达65特斯拉的情形下仍然连结超导，这大约是冰箱磁铁的1万倍。这一非常规的行为，连系其测量究竟，研究人员推想，电子以一种不平常的体式配对，使它们可以抗击星散。

配对很主要，因为具有这种性质的超导体外观很或者有马约拉纳粒子。研究小组使用了一种名为扫描地道显微镜的高差别率显微镜，寻找不平常的电子配对和马约拉纳粒子的证据。这台显微镜不光能够绘制出原子级其余铀碲化物外观图，还能够探测电子的情形。材料自己是银色的，台阶从外观凸起。这些阶梯特征是马约拉纳类粒子证据最显着的处所。它们供应了一个清洁的边缘，若是展望是准确的，即使没有施加电压：

它们也应该显露出朝一个偏向移动的一连电流特征。研究小组扫描了台阶的两侧，发现了一个带有峰值的旌旗。但峰值是分歧的，这取决于扫描的是台阶的哪一边。看着台阶的双方，你会看到一个旌旗是彼此的镜像，在正常的超导体中，找不到这一点。看到镜面图像的最好注释是，研究正在直接测量活动中马约拉纳粒子的存在。测量究竟表明，自由活动的马约拉纳准粒子在一个偏向上一路轮回，发生镜像旌旗或手性旌旗。

研究的下一步是进行测量，以确认该材料已经打破了时间回转对称性。这意味着若是时间箭头理论上倒置了，粒子的活动应该会有所分歧，如许的研究将为超导体-二碲化铀(UTe2)的手性性质供应额外证据。若是获得证实，二碲化铀将是除He-3超流体外独一被证实为手性非常规超导体的材料。这是一个伟大的发现，将使科学家可以懂得这种罕有的超导特征，或许假以时日，甚至能够以一种对量子信息科学有效的体式操作马约拉纳准粒子。

博科园｜研究/来自：伊利诺伊大学厄本那-香槟分校

参考期刊《天然》

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