Only Perception: 電子還不夠：銅氧化物超導體抗拒轉換

2013-04-08

電子還不夠：銅氧化物超導體抗拒轉換

Electrons are not enough: Cuprate superconductors defy convention
http://phys.org/news/2013-03-electrons-cuprate-superconductors-defy-convention.html

By Liz Ahlberg, March 19, 2013

(Phys.org) -- 對工程師而言，那是一個跟時間一樣古老的傳說：電流是靠流動的電子才能在材料中傳遞。不過 Illinois 大學與 Pennsylvania 大學的物理學家發現，對含銅超導體，稱為銅氧化物（cuprates）超導體而言，其電子不足以承載電流。

"金屬中的導電故事完全是從電子的角度來看。銅氧化物證明，除了電子所做的事情之外，這裡還有某種全新的東西得要理解，" Philip Phillips 表示，一位伊利諾大學的物理學與化學教授。

在物理學中，Luttinger's theorem （路丁格定理）提到，某材料中的電子數量與其原子之電子數量的總和一致。電子為次原子粒子，那在導電性材料中傳遞電流。經深入研究的導電材料，諸如金屬與半導體，證明此定理有效。

Phillips 的小組研究高溫超導體背後的理論。在超導體中，電流自由地流動而沒有阻礙。自 1987 年，銅氧化物超導體被發現以來，其超導能力就一直困擾著物理學家。

研究者開發出一套描繪出 Luttinger's theorem 失效的模型，那適用於銅氧化物超導體，因為建立該定理的假說在這些材料的某些能量（範圍）上受到違背。該小組測試它，並確實在測得的電荷與銅氧化物超導體的遷移電子數量之間發現差異，違逆了 Luttinger 定理。

"該結果告訴我們，這種物理學不能單單以電子來描述，" Phillips 表示。"這意味著 cuprates 甚至比先前所以為的還要更加怪異：某種有別於電子的東西在傳遞電流。"

"理論家曾懷疑真的有像這樣的東西，但沒人能證明它，" Phillips 說。"電子有電荷。因此，如果一個電子對於電荷計算沒有貢獻，那麼這裡有許多解釋需要進行。"

現在研究者正在探索電流載體的可能候選者，尤其是一種新奇的激發，稱為非粒子（unparticles）。

Phillips、伊利諾大學在學生 Kiaran Dave（現在是 MIT 的畢業生）以及賓州大學的 Charles Kane 教授將他們的發現發表在 Physical Review Letters 期刊上。標題是 "Absence of Luttinger's Theorem due to Zeros in the Single-Particle Green Function" 的論文目前已上線。

※ 相關報導：

＊ Absence of Luttinger’s Theorem due to Zeros in the Single-Particle Green Function
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.110.090403