|超导体中量子临界点附近的量子涨落新证据
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量子临界点（QCP）是量子材料不同状态间的点状交叉点 。 研究人员通过给材料施加强磁场、高压 ， 或者掺杂某些原子 ， 可以将材料调整至QCP ， 由此实现超导 。 然而 ， 科学家们对超导材料QCP的理解仍然相当有限 。
美国能源部SLAC国家加速器实验室科学家、斯坦福材料与能源科学研究所（SIMES）研究员Wei-Sheng Lee说：“QCP是一个非常热门的话题 。 有人认为 ， 从某种意义上讲 ， 它与黑洞非常相似 。 在QCP附近 ， 科学家可以发现各种奇怪的电子行为 。 ”
8月31日 ， Lee等在《自然?物理学》杂志中报告说 ， 他们使用共振非弹性X射线散射技术（RIXS）探测了高温超导材料铜酸盐的电子行为 ， 发现了QCP及其相关涨落的确存在的有力证据 。
近年来 ， 高温超导体研究如火如荼 。 目前 ， 还没有人了解高温超导背后的微观机理 。 铜酸盐中是否存在QCP也充满争议 。
在英国钻石光源（DLS）的实验中 ， 研究人员将铜酸盐冷却到零下183摄氏度左右 ， 使其转变为超导材料 ， 然后重点关注了电荷序 。 接着 ， 研究人员用X射线激发铜酸盐 ， 并测量了散射到RIXS探测器中的X射线 ， 以分析激发态以声子形式在材料原子晶格中的传播情况 。 同时 ， X射线和声子还激发了电子的电荷序条纹 ， 引发条纹涨落 。 RIXS提供的数据反映了电荷条纹行为与声子行为之间的耦合 ， 因此通过观测声子 ， 研究人员也能测定电荷序条纹的行为 。
科学家们的预期是 ， 当电荷序条纹变弱时 ， 激发态也会减弱 。 Lee说：“观测结果非常奇怪 。 当超导态的电荷序变弱时 ， 激发态反而增强了 。 据我所知 ， 这是首个显示这种‘悖论式’结果的电荷序实验 。 有观点认为 ， 这是系统接近QCP时的表现 。 在QCP时 ， 量子涨落变得非常强烈 ， 甚至‘融化’了电荷序——就像加热冰块 ， 增强了刚性原子晶格的热振动 ， 使其融化成水 。 两者的区别在于 ， 量子融化一般发生在零点温度 。 我们在RIXS中观察到的意外强电荷序激发就是量子涨落的证据 。 ”
Lee表示 ， 团队正在更广泛的温度范围 ， 以及不同掺杂条件下 ， 研究这种奇特的现象 ， 以确定能否更准确地找到铜酸盐材料的QCP 。
SIMES理论科学家、论文作者Thomas Devereaux指出 ， 许多相态可以在铜酸盐和其他量子材料中产生纠缠 。 他说：“超导态和磁状态、电荷序条纹强烈纠缠在一起 ， 以至于你可以同时观察到多种状态 。 然而 ， 受困于传统思维方式 ， 很多人还认为它们是非此即彼的 。 我们正在尝试挖掘出更多细节 。 ”
【|超导体中量子临界点附近的量子涨落新证据】科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：程建兰
期刊来源：《自然?物理学》
期刊编号：1745-2473
原文链接：
https://phys.org/news/2020-08-evidence-quantum-fluctuations-critical-superconductor.html
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