簡介
人類生存的世界,是一個物質的世界。然而,這個世界還有許多人們肉眼看不到的物質。過去,人們隻知道物質有三态,即氣态、液态和固态。20世紀中期,科學家确認物質第四态,即“等離子體态”。
1995年,美國标準技術研究院和美國科羅拉多大學的科學家組成的聯合研究小組,首次創造出物質的第五态,即“玻色一愛因斯坦凝聚态”。2004年,這個聯合研究小組又宣布,他們創造出物質的第六種形态,即“費米子凝聚态”。
這兩類粒子特性的區别,在極低溫時表現得最為明顯:玻色子全部聚集在同一量子态上,費米子則與之相反,更像是“個人主義者”,各自占據着不同的量子态。
“玻色一愛因斯坦凝聚态”物質由玻色子構成,其行為像一個大超級原子,而“費米子凝聚态”物質采用的是費米子。當物質冷卻時,費米子逐漸占據最低能态,但它們處在不同的能态上,就像人群湧向一段狹窄的樓梯,這種狀态稱作“費米子凝聚态”。
區别
首先,費米冷凝體所使用的原子比電子重得多,其次是原子對之間吸引力比超導體中電子對的吸引力強得多,在同等密度下,如果使超導體電子對的吸引力達到費米體中原子對的程度,制造出常溫下的超導體立即可以實現。超冷氣體中形成費米體為研究超導的機理提供了一個嶄新的物質工具。當然,如今的技術并不能使所有費米子都可以發生費米冷凝,而且所獲得的冷凝體還相當脆弱——比玻璃還要脆!但這隻是技術問題。
應用
這項成果在超導技術上的應用前景非常廣闊,有助于下一代超導體的誕生,而新一代超導體技術可在電力工程、電能輸送、電動機與發電機的制造、磁流體發電、超導磁懸浮列車、超導計算機、超導電子器件、地球物理勘探、地質學、生物磁學、高能加速器與高能物理研究等衆多領域和學科中大顯身手。