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多年来，物理学家们一直认为库珀对（Cooperpairs）是两个小把戏，库珀对是使超导体无电阻导电的电子对。它们要么自由滑动，形成超导状态，要么在材料中形成绝缘状态，根本无法移动。但在《科学》杂志上发表的一篇新论文中，一组研究人员发现，铜对也可以像普通金属那样，通过一定的电阻导电。研究人员说，这些发现描述了一种全新的物质状态，需要新的理论解释。布朗大学物理学教授、该项研究的通讯作者吉姆·瓦尔斯说：“有证据表明，当薄膜超导体冷却到其超导温度时，这种金属状态会出现在其中，但这种状态是否与库珀对有关仍是一个悬而未决的问题。我们开发了一种技术，使我们能够测试这个问题。事实上，库珀对负责在这种金属状态下传输电荷。有趣的是，没有人能从根本上确定他们是如何做到这一点的，因此这一发现将需要更多的理论和实验工作来了解到底发生了什么。”库珀对子是以布朗大学物理学教授利昂·库珀(LeonCooper)的名字命名的。库珀在年获得了诺贝尔物理学奖，因为他描述了这些对子在促进超导方面的作用。当电子在物质的原子晶格中运动时发出嘎嘎声，就产生了电阻。但是当电子结合在一起变成库珀对时，它们会经历一个显著的转变。电子本身就是费米子，即遵循泡利不相容原理的粒子，这意味着每个电子都倾向于保持自己的量子态。然而，库珀对的行为就像玻色子，它们可以愉快地共享同一状态。这种玻色子的行为使库柏对能够与其他库柏对协调它们的运动，从而把阻力降低到零。年，瓦勒斯与布朗大学工程学和物理学教授吉米·许(JimmyXu)合作，证明库珀对也可以产生绝缘状态和超导性。在非常薄的材料中，它们不是一起移动，而是合谋待在原地，被困在材料中的小岛上，无法跳跃到下一个岛屿。在这项新的研究中，吉米和他的同事在中国寻找非超导金属态的铜对，他们使用的技术与发现铜对绝缘体的技术相似。这项技术涉及到将薄膜超导体与微孔阵列组合在一起。当材料中有电流通过并暴露在磁场中时，材料中的电荷载体就会像水环绕排水管一样环绕这些小孔。我们可以测量这些电荷循环的频率，”瓦尔斯说。“在这种情况下，我们发现频率是一致的，即一次有两个电子而不是一个。所以我们可以得出结论，在这种状态下的载流子是库珀对，而不是单个电子。”研究人员表示，类似玻色子的库柏对负责这种金属态的观点有些令人吃惊，因为量子理论的一些元素表明，这应该是不可能的。因此，了解这种状态下发生了什么可能会产生一些令人兴奋的新物理学，但还需要更多的研究。幸运的是，研究人员说，这种现象在高温超导体中被检测到，这一事实将使未来的研究更加实际。研究人员表示，未来有可能利用这种玻色子金属态制造新型电子设备。“关于玻色子的事情是，它们往往比电子处于更像波的状态，所以我们谈论它们有一个相位，并以与光一样的方式产生干扰。”瓦尔斯说，“因此，通过在玻色子之间进行干扰，可能会有新的方式在设备中移动电荷。”科学是建立在发现的基础上的，能发现一些全新的东西是很了不起的。

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