室温超导体或可在宇宙中存在!基本常数揭示其理论可行性

熟知外星君 2025-03-10 16:01:13

Eliashberg函数α₂F(ω)及其对应临界温度Tc(插图)的演化过程经过优化。红色(绿色)线条表示优化过程中的后期(前期)迭代结果。

在可能重塑未来技术的新突破中,一组物理学家揭示了超导温度上限的基本见解。

这项发表于《凝聚态物理杂志》的研究表明,长期被视为凝聚态物理学"圣杯"的室温超导现象——在宇宙自然法则下实现的可能性或许并非天方夜谭。

超导体作为零电阻导电材料,其革新能源传输、医疗成像及量子计算领域的潜力巨大。然而迄今为止,所有超导材料均需在极低温环境下才能生效,这严重制约了其实际应用。寻找常温超导材料的探索始终是现代科学最具挑战性与争议性的课题之一。

在最新研究中,伦敦玛丽女王大学教授科斯佳·特拉琴科(Kostya Trachenko)及其团队揭示:超导转变温度TC的上限与自然界基本常数(电子质量、电荷量及普朗克常数)存在本质关联。

这些基本常数从原子稳定性到恒星形成、碳元素及其他生命必需元素的合成过程都起着支配作用。研究团队的发现显示,超导转变温度TC的上限范围在数百至一千开尔文之间——这一区间完全涵盖常温条件。

"这项发现告诉我们,室温超导现象并不违背基本常数规律,"剑桥大学皮卡德教授(本研究的共同作者)表示,"它为科学家们带来了希望:这个梦想依然存在。"

该成果已通过独立研究得到验证,进一步支持了团队的结论。但这一发现的深意远不止于此:通过探讨基本常数取值不同时可能改变超导极限的情况,研究人员为我们打开了观察宇宙本质的一扇迷人窗口。

设想一个基本常数不同的世界:如果那里的TC上限仅为十亿分之一开尔文,超导现象将无法被探测到,人类也将永远无法发现它。反之,在某个TC上限达百万开尔文的宇宙中,超导体将随处可见——甚至出现在你的电热水壶里。

"电线会超导而非发热,"特拉琴科教授解释道,"泡茶煮水的挑战将截然不同。"

由此可见,学界之所以执着追寻室温超导体,正是因为我们的基本常数将超导转变温度TC的上限定在了100–1000开尔文(行星条件范围)——这恰好对应着人类定义的"室温"区间。

这项研究不仅推进了我们对超导现象的理解,更揭示了维持宇宙及其中生命存在的常数体系所蕴含的精妙平衡。对于科学家和工程师而言,这项工作也为后续探索指明了新的方向。

特拉琴科教授和皮卡德教授补充道:"考虑到宇宙基本常数的存在,室温超导在理论上具有可能性,这一点令人振奋。这是对持续探索、实验突破和拓展认知边界的呼唤。"

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