@ 2018.03.07 , 17:20

科学家在陨石中发现超导体

科学家在陨石中发现超导体
老王我自己找到的陨石,里面有没有超导体呢?

美国科学家在陨石中发现了一种超导材料,对研究常温超导材料或许有帮助。

传统超导体一般都包括铌、铅、汞等金属成分,这些材料在接近绝对零度时表现出超导性质,在汞的例子中,临界温度为4.2K。1986年科学家发现了一种含铜的化合物家族,在-139°C时出现超导特性,大大提高了超导体的工作温度。最近,科学家又发现一种临界温度更高的铁基超导体。

当其他科学家还在试图通过合成新的超导体来研制常温超导体时,来自加州导学的凝聚态物理学家Ivan Schuller选择从已有矿物样本中进行筛选,他选择的矿物既有地球矿物,也有陨石。陨石在降落过程中经历了高温高压,因此是寻找新化合物的沃土。

科学家通过对导体材料不断降温,当降到某一临界温度时,如果材料的电阻突降为零,就能被确定为超导体。但是超导体从一般状态相变至超导态的过程中会出现对磁场的排斥现象,这被称为迈斯纳效应。迈斯纳效应也成为科学家寻找超导体的一种方法。尤其是当样本中有不同成分时,迈斯纳效应可以被用来寻找其中的超导体。

然而这项技术本身存在不足,当样本中超导体含量微量时,无法引起迈斯纳效应。因此Schuller团队放大了超导体信号。当温度超过或略低于临界温度时,超导体能吸收微波,但刚好在临界温度时,超导体对微波的吸收率会突然变化。

Schuller的团队将小块样本放入注入微波辐射的小洞中。同时对样本施加强持续磁场和弱振荡磁场。当他们将超导体降温到临界温度时,材料对微波的吸收率会剧烈变化。当振荡磁场让材料间隔进入超导和非超导状态时,信号就能被大大增强。相比传统磁测量技术,这种新技术的灵敏度提高了约1000倍。

研究人员对数千份样本进行了测试,结果显示该项技术能有效检测出超导体。在对陨石使用该技术期间,他们在两块陨石样本中发现了超导体存在。一块是1911发现于澳洲的Mundrabilla铁陨石,另一块是1995年发现于南极洲的Graves Nunataks碳陨石。

再经过了其他手段确认其为超导体后,科学家发现Grave Nunataks陨石中的超导材料是某种铟锡合金,Mundrabilla铁陨石中的超导体为铟锡铅合金。研究人员发现该种超导体在宇宙中非常常见。

本文译自 Science Mag,由译者 富贵命长 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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