科学家发现,电子质量等基本常数表明,室温超导并非幻想,或将革新能源与科技未来。

想象一下,煮水泡茶时,电线不再发烫,而是顺畅导电,连水壶都变得省力又神奇。这听起来像是科幻,但一群物理学家的新发现让我们离这个梦想更近了一步。他们研究的是超导体——一种能毫无阻力传电的材料,堪称凝聚态物理的“圣杯”。以往,这些材料只能在极低温下工作,想大规模用起来不太现实。可现在,伦敦玛丽女王大学的Kostya Trachenko教授和他的团队揭开了一个激动人心的秘密:室温超导,可能真的在我们宇宙的规则里行得通。

这项研究即将登上《物理学杂志:凝聚态》,核心在于超导温度上限TC和自然界的几个基本常数息息相关——电子质量、电子电荷,还有普朗克常数。这些常数就像宇宙的基石,决定着原子稳定、星星诞生,甚至生命所需的碳元素如何形成。研究团队算出,这个上限大概在几百到一千开尔文之间,而室温(约300开尔文)正好落在这范围里。剑桥大学的Pickard教授,研究的共同作者,笑着说:“这告诉我们,室温超导没被宇宙规则判出局,梦想还活着!”

基本常数表明,室温超导并非遥不可及
优化了Eliashberg函数α 2F(ω)和相应的Tc(inset)的演化。红(绿色)线是优化中较晚(较早)的迭代。

想想看,如果这些常数稍有不同,故事会完全不一样。在某个宇宙,TC上限只有百万分之一开尔文,超导现象根本无从察觉,我们可能永远不知道它的存在。可要是上限高达百万开尔文,超导体就随处可见,连家里的电线都能派上大用场。Trachenko教授打趣道:“电线直接超导,水都不知道怎么烧开了。”我们能追逐室温超导的梦想,正是因为宇宙把TC上限设在了100到1000开尔文这个“宜居”范围,恰好包含了我们熟悉的温度。

这项发现不仅让人振奋,还得到了另一项独立研究的验证,显得更有说服力。更妙的是,它还打开了一扇窗,让我们窥探宇宙的本质。如果常数值变一变,超导的极限会怎样?这样的思考,既奇妙又深远。更重要的是,它为科学家和工程师指了条路。Trachenko和Pickard两位教授异口同声:“既然理论上行得通,就值得我们继续挖下去,试下去,把可能的边界推得更远。”

超导体要是能在常温下工作,能源传输、医学成像、量子计算都能翻天覆地。过去,这只是个遥远的念想,可现在,研究者们有了新方向。宇宙的这些基本常数,不光支撑着星辰和生命,还在悄悄告诉我们:室温超导,或许并不只是梦一场。

本文译自 phys.org,由 BALI 编辑发布。

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