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隕石中首次發現超導材料

發布時間:2020-03-30  來源:科技日報

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科技日报记者 张梦然

據美國國家科學院院刊(PNAS)近日消息稱,美國科學家在兩塊不同的隕石中發現了超導材料,這是超導材料在太空中形成的第一個證據。這一發現的重要意義不僅在于它是罕見的天然形式的超導材料,還爲人類尋找室溫超導材料點燃了新希望。

图片来源:science alert

導材料即超導體,指在某一溫度下,電阻爲零的導體。在實驗中,若導體電阻的測量值低于10的負25次方,可以認爲電阻爲零。而超導體不僅具有零電阻的特性,還可以完全抗磁性。因此超導體在傳輸過程中幾乎沒有能量耗損,還能在每平方厘米上承載更強的電流。而一般常規材料,在導電過程中都會消耗大量能量。然而,目前大多數超導體僅在接近絕對零度的溫度下工作。

研究者一直試圖在實驗室制造超導材料,此前部分科學家也曾認爲,太空中的一些極端環境——尤其是天文事件下極端的高溫和壓力,可能會讓物質産生特殊的相,因此或許可以期待太空的特殊環境形成超導材料。對地球上的人們來說,隕石就是一個“從天而降”的絕佳研究對象。但長期以來,一直還未有研究在隕石中發現類似超導化合物的報告。

鑒于此,來自加州大學聖地亞哥分校、美國布魯克海文國家實驗室的研究人員,爲尋找太空樣品中的超導現象,利用一種叫做磁場調制微波光譜的技術(MFMMS,一種主要用于尋找超導現象的高靈敏度技術),對來自15種不同隕石的碎片進行了詳細研究。根據研究團隊的測量結果,其中兩塊隕石內,都含有微量的來自外太空的超導微粒。進一步分析得出,超導現象可能源自其中鉛、铟和錫的合金。

这二者其中之一是1911年在澳大利亚发现的铁陨石蒙德拉比拉,该陨石总重量达22吨,是迄今发现最大的陨石之一;另一个样本则是25年前在南极洲被发现的罕见陨石GRA 95205。

論文作者之一、加州大學聖地亞哥分校的物理學家詹姆斯·瓦姆普樂表示,自然條件下形成的超導非常地重要以及不尋常,因爲這意味著,在地外環境中可能存在超導。

此外,研究人員也指出,目前已經分別從兩塊完全不同的隕石中發現了超導材料,由于人類掌握隕石的樣本並不豐富,因此未來可能會從太空環境發現更多的超導材料。而另一方面,研究人員也會對反向影響展開研究,因爲超導材料的特性也許也會對太空環境産生人們未曾預見的結果,譬如,超導粒子對附近磁場的影響等等。

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人類最初發現超導體是在1911年,如今已經過去了一百多年,科學家還在探索低壓、高溫下實現材料超導性的方法並將其用于生活中。如今這一結果還僅僅是初步階段,但已經足以表明隕石不僅僅是從天而降的太空碎片——它們還攜帶了人類從未見過的、可能比太陽系本身還古老的物質。這些隕石當初在極端溫度和壓力下形成,這種條件遠遠超越了地球上任何實驗室的能力,因此,它們會是人類尋找新化合物的理想沃土。

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