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陨石中现身超导质料超导体

物理学家发明,撞入澳年夜利亚的9980公斤陨石含有微量的自然超导质料。

图片来源:SYDNEY OATS/ WIKIMEDIA COMMONS CC BY 2.0

一个由物理学家构成的团队发明,陨石有时含有自然造成的可在无任何阻力环境下导电的超导体。虽然这项在日前于洛杉矶举办的美国物理学会3月集会上得以陈诉的结果不会彻底转变迷信家对太阳系的懂得,但它激发了寻觅室温超导体质料的但愿。而这可能带来诸如磁悬浮火车等技能冲破。

“听下来他们仿佛找到了一些工具并将其分散进去。”正领导团队在海洋矿产资源中寻觅自然超导体的马里兰年夜学凝集态物理学家Johnpierre Paglione暗示,“这太棒了。”

传统超导体含有诸如铌、铅或许汞等简略金属。当被冷却至靠近相对零度的典型“临界温度”(关于汞来说,是4.2开尔文)时,它们会带有超导性。1986年,物理学家发明了一个含有铜的化合物家族,其在高达134开尔文(相称于零下139摄氏度)时孕育发生了超导性。该征象被称为低温超导,但其来源始终是迷信界最年夜的谜题之一。比来,研讨职员又发明了低温铁基超导体家族。同时,还呈现了各类其余的不不变超导体。

当许多迷信家试图经由过程设计来自原子标准以上的特定属性合成新鲜的超导体时,由加州年夜学圣地亚哥分校(UCSD)凝集态物理学家Ivan Schuller带领的团队抉择了筛选现有矿物资样本。这些样原来自地球或许陨石,由位于华盛顿的史密森学会网络。“这里有老天供给的所有质料。”Schuller说,“为何不研讨它们呢?”陨石是在极度温度和压力下造成的。这些前提逾越了地球上任何试验室的能力。是以,Schuller以为,它们是寻觅新化合物的抱负膏壤。

超导性的最靠得住迹象是当温度降至临界阈值以下时,电阻俄然变为零。不外,超导体还领有奇特的磁性:它能“击退”外加磁场,要是后者不是太壮大的话,由于在质料内扭转且自由流动的电流能孕育发生对消外加磁场的磁场。这种征象被称为迈斯纳效应。物理学家试图经由过程研讨该效应,寻觅新的超导体。他们尤其存眷的是仅含有大量超导体以及阻力从未降至零的异构样品。

但Schuller以为,此项技能不敷敏感,以至于无奈寻觅数目少少的超导体。为此,他的团队对该技能作了改动,以便有用地缩小旌旗灯号。虽然高于和低于临界温度的超导体都能排汇微波,但刚好在过渡时,排汇呈现变化。

为寻觅超导性,Schuller团队将一个小型样品放置在插手微波辐射的腔室内。研讨职员施加了壮大的恒定磁场和较小的振荡磁场。在上述集会展现最新结果的UCSD研讨生James Wampler先容说,当他们将超导体冷却至临界温度时,微波排汇发生急巨变化。跟着振荡磁场驱动质料孕育发生和掉去超导性,旌旗灯号被极年夜地加强。Wampler暗示,该技能比传统的磁性丈量敏感约1000倍。

Schuller暗示,研讨职员在上千个质料样本中验证了该要领。此刻,他们将其使用于从16种差别陨石的外貌刮下的小型样本。研讨职员在两种陨石的样本中发明了超导性的证据:1911年发明于澳洲内陆的9980公斤铁块——慕拉比拉铁陨石,以及1995年在南极发明的Graves Nunataks碳质陨石。

一旦研讨职员发明了确定的磁旌旗灯号,他们便开始梳理每个粉末样本中的差别颗粒类型,而且哄骗X射线光谱学鉴别具备超导性的颗粒质料。Wampler 先容说,Grave Nunataks陨石中的超导体是由铟和锡组成的合金。慕拉比拉铁陨石中的超导体彷佛是铟、锡和铅的合金。两种都是临界温度在5开尔文摆布的闻名超导体。

只管这些超导体并不奇特,但研讨成果表白,超导性在宇宙中是遍及存在的。Wampler暗示,“要是它能呈现在陨石中,那么就有可能存在于任何处所。”虽然他拒绝推测最新结果对天体物理学带来的影响,但Wampler暗示,“宇宙中许多处所的温度低于5开尔文”。陨石在逾越试验室前提的压力和温度下孕育发生,是以终极的但愿是它们可能含有对人类来说未知的超导化合物。

Paglione同样以为,该范畴需求寻觅新的质料。“虽然有许多人在寻觅新质料,但各人彷佛遇到了瓶颈。”(缓缓编译)

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Tags:质料 超导 陨石 责任编辑:admin
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