記者從中國科學院獲悉：近日，中國科學技術大學潘建偉、姚星燦、陳宇翱等人，基於強相互作用的均勻費米氣體，首次觀測到由多體配對產生的贗能隙。這一研究首次確立了配對贗能隙的存在，為高溫超導機理中的電子預配對假說提供了支援，向探索高溫超導機理邁出了重要一步。相關研究成果2月8日發表在《自然》上。
圖中頭頂玉珠的兩條鯉魚，象徵著一對自旋相反的費米子；龍門代表超流相變和贗能隙。鯉魚躍過龍門，表明配對發生在超流相變溫度以上。這種配對現象反過來導致贗能隙的出現。製圖：陳磊
1911年，荷蘭物理學家卡末林·昂內斯發現，當溫度下降到零下277攝氏度左右時，汞金屬的電阻會降為零，這就是超導現象。如果能研製出室溫下電阻為零的“超級導體”，將能顯著改善人類的生產生活。
據介紹，能隙的產生是超導的標誌性現象。在常規超導體中，能隙存在於超導相變溫度以下。隨著銅氧化物高溫超導體的發現，超導相變溫度以上的能隙仍能夠被觀測到。這種現象被稱為贗能隙。贗能隙的起源和性質可以為解答高溫超導的機理問題提供關鍵線索。學術界普遍認為主要存在兩種可能的贗能隙機制：一是來源於超導相變溫度以上的電子多體預配對；二是來源於在高溫超導體中發現的多種量子有序相。但由於真實的高溫超導材料體系複雜，無法明確是何種機制發揮作用。
經過多年攻關，研究團隊建立了超冷鋰-鏑原子量子模擬平臺，實現了世界領先的均勻費米氣體的製備，並發展了大磁場的穩定技術，實現了超冷原子動量可分辨的微波譜學技術。在此基礎上，研究系統地測量了不同溫度下的么正費米氣體的單粒子譜函式，並觀測到贗能隙的存在，為電子預配對假說提供了支援。
審稿人一致認為，“這項工作解決了一個長期存在的重要物理問題，是量子模擬研究的里程碑進展。”
據瞭解，在前期技術積累的基礎上，超冷原子量子模擬顯現出揭示包括高溫超導機制在內的複雜物理系統規律的效用，為在近期構建具備解決實際問題能力的專用量子模擬機鋪平了道路。（經濟日報記者 沈慧）
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