臨界電流密度是評判超導(dǎo)材料好壞的重要參數(shù)。
超導(dǎo)體有三個(gè)臨界條件,分別為臨界溫度、臨界電流密度、臨界磁場強(qiáng)度,只有在這三個(gè)臨界條件之內(nèi),其才能維持超導(dǎo)態(tài)。
而其中臨界電流密度可以說是最重要的一個(gè)數(shù)據(jù),因?yàn)檫@決定了其所能承載的電流大小。
像現(xiàn)在最常用的鈮鈦合金臨界電流密度就高達(dá)10^9a/m2以上,是ybco的至少兩倍以上,再加上其良好的可塑性以及低成本性,因而也就被經(jīng)常用于實(shí)際運(yùn)用中,即使釔鋇銅氧只需要液氮就能夠使其冷卻,但是因?yàn)檫@些成本上的差距彌補(bǔ)了液氮和液氦的花費(fèi),所以釔鋇銅氧并不能取代鈮鈦合金的地位。
然而,現(xiàn)在林曉的這個(gè)實(shí)驗(yàn),卻說明了這種新型鈮鈦合金的臨界電流,相比起以前的老鈮鈦合金,提升了十分之多。
這樣的表現(xiàn),絕對是不可思議的,誰能想到,化學(xué)式相同、摩爾質(zhì)量、密度也都相同,完全可以說是相同的材料,結(jié)果卻在進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)的過程中,發(fā)生了這樣的情況!
陳勛十分吃驚地問道:“林所長,這是為什么?難道根據(jù)電子拓?fù)涑涉I理論的等價(jià)拓?fù)渥儞Q后的結(jié)構(gòu),其實(shí)并不完全等價(jià)?還是說它能夠?qū)iT增強(qiáng)這種材料的臨界電流密度?”
林曉搖搖頭:“這不一定,電子拓?fù)涑涉I理論里面可以揭示的一點(diǎn)是,對于一種化合物來說,可以有多種不同的等價(jià)拓?fù)湫螒B(tài)。”
“所以,針對不同的結(jié)構(gòu),電流密度的話,可能增大,也可能減小。”
“畢竟,超導(dǎo),是電子在材料內(nèi)部無阻力的自由運(yùn)動(dòng),而內(nèi)部結(jié)構(gòu),對于電子能否自由移動(dòng),可是有很大的影響。”
聽著了林曉的解釋,陳勛點(diǎn)點(diǎn)頭,但很快又生出了一個(gè)疑惑:“那你怎么知道,你的這個(gè)ybco結(jié)構(gòu),對電子自由移動(dòng)的阻力變小了?電子拓?fù)涑涉I理論,應(yīng)該算不出來吧?”
這要是能算出來的話,研究超導(dǎo)的所有人恐怕都得喊林曉一聲“爸爸”。
因?yàn)檫@一旦能算,林曉就等于為全世界超導(dǎo)界都提供了一個(gè)巨大的寶藏。
到時(shí)候少說都是成百上千篇論文的發(fā)出。
但顯然,就陳勛研究了這么久以來,他可不覺得電子拓?fù)涑涉I理論能夠算出這種東西。
而聽到陳勛的問題,此時(shí)的林曉則沉默了片刻,而后說道:“感覺。”
“感覺?”陳勛一愣。
“嗯,我感覺這種等價(jià)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu),對于電子的阻力會(huì)很小。”
陳勛:“……這也能感覺出來嗎?”
我這個(gè)京大物理教授讀書少,你別騙我。
一個(gè)超導(dǎo)體的臨界電流密度,你要怎么才能感覺出來它是變大了還是變小了?
這簡直就是離大譜!
林曉聳聳肩,說道:“你在腦海里面構(gòu)建出一個(gè)釔鋇銅氧的微觀結(jié)構(gòu),順便再模擬一下其電子,然后在演繹一下加壓后電子流動(dòng)的效果,就能感覺出來了。”
陳勛:“……”
他默默地在腦海中嘗試了一下,但是一個(gè)釔鋇銅氧晶胞十多個(gè)分子在里面,而組成一個(gè)導(dǎo)體,好歹得多弄幾個(gè)晶胞吧?
那樣一來,大腦計(jì)算量都變多了。
于是到最后,陳勛選擇了放棄,然后吐槽一句:“我的腦袋是人腦,不是電腦。”
林曉不由搖頭失笑,顯然陳勛是在吐槽他的腦袋像電腦。
但這興許還真能算是事實(shí),至少,林曉現(xiàn)在感覺自己的大腦就像是一個(gè)電腦,而且還是多核多線程的那種,因?yàn)樗呀?jīng)能夠做到一心五用了。
他甚至有感覺,如果自己再多做訓(xùn)練的話,說不定一心十用都有可能,當(dāng)然,思考的問題不能太過復(fù)雜,不過像這種在腦海中直接搭建分子結(jié)構(gòu)模型并模擬電子流動(dòng)的事情,還是完全能夠做到的。
不過他也沒有糾結(jié)這個(gè)問題,隨后便說道:“好了,其實(shí)這都不是關(guān)鍵問題。”
“關(guān)鍵問題?”陳勛面露疑惑。
“你說,是什么東西決定了臨界電流密度的大小?”
“載流子最大通過量。”
“嗯,bcs理論告訴過我們,低溫超導(dǎo)體中的載流子,就是庫珀對,那么高溫超導(dǎo)體中呢?”
陳勛搖搖頭,“這個(gè)我就不能斷言了。”
畢竟這也是學(xué)術(shù)界爭論的一個(gè)點(diǎn)。
林曉神秘一笑,沒有解釋,而是說道:“把這個(gè)新型釔鋇銅氧的專利先給申請了,這段時(shí)間,我要寫論文了。”
雖然還有些疑惑,不過林曉都這么說了,陳勛也就點(diǎn)點(diǎn)頭,道:“我這就去找他們申請。”
這種臨界電流密度得到了提升的超導(dǎo)材料,肯定是需要申請專利的。
陳勛看了一眼林曉如今已經(jīng)測試到的電流大小,甚至都已經(jīng)到五萬安培了,這樣的電流大小,已經(jīng)到了鈮鈦合金的程度。
這只要申請了專利,那未來肯定能賺到一些錢的,雖然由于其不能制備成具有軟性的電線,但肯定還是能夠用上的。
至于林曉要寫的論文,估計(jì)也就是關(guān)于這個(gè)新結(jié)構(gòu)釔鋇銅氧的性能,所以陳勛也就沒有多問,而后離開了實(shí)驗(yàn)室。
而林曉則繼續(xù)看著眼前的這個(gè)釔鋇銅氧合金,心中生出了思考。
他一個(gè)多月前,就在物理所計(jì)算出來了,這個(gè)變換了結(jié)構(gòu)后的釔鋇銅氧,之所以臨界電流密度能夠得到增大,是因?yàn)橛懈嘁伤茙扃陮Φ碾娮訉Τ霈F(xiàn)了。
不過,他也還是不能確定,這些電子對是不是就是真的庫珀對。
這使得他開始發(fā)散自己的思維。
“首先是高壓下為什么能夠超導(dǎo)?”
2020年10月15日,美國的幾名科學(xué)家利用極其精密的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,在267gpa的情況下,實(shí)現(xiàn)了15攝氏度的超導(dǎo)。
他們所使用的超導(dǎo)材料,是含碳硫化氫。
但硫化氫這種東西,常溫下是氣體,氣體如何測試超導(dǎo)?
這是因?yàn)?67gpa的壓力,等于在一平方毫米上施加了26.7噸的重力,然后直接將氣體直接壓成了固體。
而變成固體,又和低溫下凝固,顯然沒有什么區(qū)別,所以高壓超導(dǎo),和低溫超導(dǎo),本質(zhì)沒有什么區(qū)別。
所以林曉很快在腦海中pass掉這個(gè)想法。
但隨后,他的目光忽然一閃。
“對了!朗道費(fèi)米液體理論!”
“目前的學(xué)界,對于超越朗道費(fèi)米液體理論框架的強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理的理解還處于一鱗半爪的階段。”
“而高溫超導(dǎo)的機(jī)制,必然是電子這種費(fèi)米子之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)。”
“按照朗道理論框架,相互作用的費(fèi)米子系統(tǒng)只要微擾理論收斂,其行為將與無相互作用系統(tǒng)定性一致……”
“如果把釔鋇銅氧的情況代入進(jìn)去……”
林曉的大腦中,無數(shù)的靈感如同爆炸般涌現(xiàn)。
不過所有的這些靈感,最終都收斂于一個(gè)問題之上。
“微擾發(fā)散并不伴隨對稱性的自發(fā)破缺,而是形成一種高度關(guān)聯(lián)的量子液體狀態(tài)—非費(fèi)米液體狀態(tài)。”
“那么,什么東西是非費(fèi)米液體?”
林曉皺起了眉頭,回想起自己看過的所有文獻(xiàn)和理論。
“目前的學(xué)術(shù)界,只明確了什么是費(fèi)米液體,但是對什么是非費(fèi)米液體,卻只說明了凡是不是費(fèi)米液體的費(fèi)米子模型,那就都是非費(fèi)米液體,具體是什么,還是云里霧里……”
林曉忽然間,有一種感覺,高溫超導(dǎo)機(jī)制,就藏在這個(gè)非費(fèi)米液體,與費(fèi)米液體的異同之間。
他抓了抓頭,那種感覺又來了。
越是追尋為什么,就越是進(jìn)入到更加深層次的問題中,而這也往往意味著越來越麻煩。
但偏偏他還必須得繼續(xù)下去。
無奈地嘆了口氣,忽然他在心中問了一句:“系統(tǒng),現(xiàn)在兌換那個(gè)室溫超導(dǎo)體,需要多少真理點(diǎn)了?”
系統(tǒng):“還需要485真理點(diǎn)。”
等于說自己這一個(gè)多月的努力,只完成了15真理點(diǎn)的工作。
“好吧,至少也是3%的進(jìn)度,繼續(xù)加油。”
只要再花33.33乘以一個(gè)多月的時(shí)間,他就等于白嫖了500真理點(diǎn)了。
嗯,這么想,自己可真是一點(diǎn)都沒虧。
心中安慰了一下自己,而后,他就回到了自己的辦公室,決定先把論文給完成了,至于朗道費(fèi)米液體理論的事情,也先等自己把論文發(fā)了之后再說吧。
……
就這樣,時(shí)間又悄然過去了。
日子來到了十二月底,進(jìn)入了年末的學(xué)術(shù)界,倒也絲毫沒有什么變化,最多就是絕大多數(shù)西方人暫時(shí)放下了手頭上的工作,開始過起了圣誕節(jié)。
只不過,《自然》以及《物理評論快報(bào)》兩個(gè)頂級國際期刊,先后發(fā)布了他們今年的最后一期文章,而他們分別有兩篇文章,引起了超導(dǎo)界的一片震驚。
“在釔鋇銅氧的超導(dǎo)過程中,仍然是因?yàn)橐环N疑似庫珀對的電子對發(fā)揮了作用?”
這個(gè)令超導(dǎo)物理學(xué)家們震驚的理論,就這樣沒有一點(diǎn)點(diǎn)的防備,也沒有一絲顧慮,出現(xiàn)在了他們的面前。
然后,這些超導(dǎo)物理學(xué)家們都停止了年底休息休息的念頭,沖進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室,開始了他們的實(shí)驗(yàn)。
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