从本年 3 月美国科学家宣称发现室温超导资料，到近期韩国科学家提出的常温常压超导资料 LK-99，很多人可能会觉得超导的年代就要来了。不过，实践给咱们泼了一盆冷水。美国科学家的发现至今无别的的研讨团队可以重复，而 LK-99 也被其他科学家证明并不是超导体。关于超导，一次又一次的波折让咱们觉得，要完成超导真是太困难了，可是最近的一项新发现，又为科学家找寻真实的超导体带来了期望。这便是“恶魔”粒子。

　　“恶魔”粒子，这个带有科幻颜色的姓名，让人感觉它应该是漫威漫画中的一件奇特道具。其实，它确实是存在于科学领域中的一种粒子。那咱们就先来认识一下这种奇特粒子。

　　“恶魔”粒子实践是一种等离子体激元。当能量满足的时分，电子会从原子中“飘浮”出来。这些取得自在的电子也能表现出一般等离子体的运动特征，也被看作等离子体。一般的等离子体由于所带的正负电荷大体持平，因而是准中性的。而这些由自在电子组成的等离子体只带有负电荷，它们被称作非中性等离子体。

　　等离子体是世界中最常见的物质形状，大部分存在于淡薄的星系际空间和恒星中。在地球上，咱们也常见到等离子体，比方闪电。发生闪电时，强壮的电流击穿空气，使之成为了等离子体。（图片来自：United States Air Force）

　　那么简略来说，等离子体激元便是等离子体内的团体振动，它的行为就像一个粒子。1956 年，美国物理学家大卫・派因斯（David Pines）提出了一个猜测，他以为在固体金属中，存在由两种不同能量的等离子体以不同频率振动发生的等离子体激元，这两种等离子体激元兼并成了一个粒子，它具有多种特性，比方无质量、对光不行见、电中性、行为表现相似声响等。这种粒子便是“恶魔”粒子。之所以起名叫恶魔，是由于派因斯觉得这些特征出现在固体金属中太反常了。

　　由于“恶魔”粒子的行为如此怪异，再加上几十年来科学家一直没经过试验观察到真实的“恶魔”粒子，因而很多人都置疑派因斯的猜测是过错的。不过，最新的研讨告知咱们，工作并没那么简略。

　　美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学家彼得・阿巴蒙特（Peter Abbamonte）带领的研讨团队，初次在钌酸锶这一超导晶体内发现了“恶魔”粒子。这一研讨发表于 2023 年 8 月 9 日的《天然》（Nature）中。

　　在研讨中，科学家将电子从晶体上弹开，并以极高的精度丈量了晶体取得或丢失的能量，然后经过一系列研讨，发现他们的成果与派因斯的猜测十分符合。

　　经过微观核算，科学家描绘了钌酸锶的电子结构特征，发现了一个由两个电子能带组成的粒子 —— 以简直持平的振幅异相振动 —— 这与派因斯的描绘相符。经过进一步的丈量、核算和剖析，科学界又证明了粒子的电中性和声学特征。依据这些特征，科学家确认他们观察到的便是派因斯猜测的“恶魔”粒子。

　　前面咱们说到，“恶魔”粒子为科学家找寻真实的超导体带来期望。这又是怎么回事呢？这要先从超导是怎么样发生的说起。依据 BCS 理论（Bardeen–Cooper–Schrieffer theory，以三位发现者姓名的首字母命名），金属中的一些电子能相互配对，构成库伦对，库伦对在金属中无损耗的自在移动就构成了超导电流。而苏联理论物理学家尼科莱・勃格留波夫（Nikolay Bogolyubov）以为，构成库伦对的电子需求经过声子进行相互作用才干配对。也有科学家以为，配对的电子是经过“恶魔”粒子进行相互作用才构成库伦对，从而构成超导电流的。

　　由此可见，“恶魔”粒子关于科学家提醒超导的成因至关重要，一起观察到“恶魔”粒子的痕迹也成了金属有几率会成为超导体的一个断定要素。

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