科学家首次揭示了二碲化铀超导体的两次异常比热变化

正在寻找一种非常规超导体的科学家们，已经提供了迄今为止最让人信服的证据。在两篇论文中，马里兰大学（UMD）量子材料中心（QMC）的研究人员及其同事表明——二碲化铀（或简称UTe2）具有拓扑超导体的许多特征，或有助于找到构建量子计算机和其它未来设备的新方法。

文章图片
研究人员种出的新型拓补超导晶体（图自：NIST）
据悉，超导体能够毫无阻力地承载电流，常见的有核磁共振成像（MRI）和其它科学仪器中的大型超导线圈，但它不大可能在未来几十年内走入寻常百姓家。
自2000年代初期以来，科学家们一直在寻找一种特殊的超导体，其依赖于实际承载其电流的亚原子粒子的复杂编排。
【科学家首次揭示了二碲化铀超导体的两次异常比热变化】近日， UMD物理学教授、兼QMC主任、以及其中一篇论文的资深作者JohnpierrePaglione表示：
“大自然可能是邪恶的，但我们看到这些古怪的东西，可能还有其它的原因。老实说，在我的职业生涯中，我们从未见过这样的事情” 。

文章图片
研究配图-1：UTe2单晶的微波表面阻抗
马里兰大学量子材料中心的研究人员，刚刚介绍了其培育出的一种很有前途的拓扑超导晶体。所谓拓补，意味这些形状能够通过推拉轻轻地相互转换。
举个例子，一个面团球能够做成一条面包或一个披萨饼。但若不在中间戳个洞，你就无法将之做成甜甜圈。但从拓补学上来讲，面包与馅饼是一类，而甜甜圈又是另一类。
在拓补超导体中，电子围绕着彼此跳舞，同时绕着类似于甜甜圈中心的洞而运转。遗憾的是，此前一直缺乏好的方法，来切开超导体并放大观察这种电子舞步。
目前判断电子是否在抽象的甜甜圈上晃动的最佳方法，就是观察材料在实验中的表现。好消息是，新研究论文表明， UTe2看起来很像是具有此前从未被证明的拓补结构。

文章图片
研究配图-2：UTe2异常残余电导率与其它超导体的对比
Paglione团队与斯坦福大学AharonKapitulnik小组的合作发现， UTe2中同时存在不止一种、而是两种超导体。
根据这一结果，以及光从材料反弹时的改变方式（撇开先前发表的实验证据），研究人员得以将具有拓补结构的超导类型缩小到两种。
感兴趣的朋友，可翻阅2021年7月15日发表于《科学》（Science）杂志上的这篇文章，原标题为《AnomalousnormalfluidresponseinachiralsuperconductorUTe2》。
而在另一项研究中，由UMD物理学教授、兼QMC成员StevenAnlage带领的一支研究团队，又揭示了相同材料的表面异常行为，且与长期受追捧的拓扑保护马约拉纳模式现象一致。
所谓马约拉纳模式（MajoranaModes），特指行为表现得像是半个电子的奇异粒子，科学家们预计它会出现在拓扑超导体的表面。

文章图片
研究配图-3：来自超流体密度的轴向三重配对状态的证据
这项发现让科学家们感到十分激动，因其有望为构建强大的量子计算机而奠定基础。感兴趣的朋友，可翻阅2021年5月21日的《自然通讯》（NatureCommunications）期刊。
Anlage及其团队在报告中指出，超导体只会在特定温度以下，才会表现出特殊的性质，就像水只会在零摄氏度以下结冰一样。