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突破高温超导体30年未解之谜 中山大学研究登《Science》

中山大学物理系助理教授钟佳民与实验室中分析计算的电脑。(中山大学提供)
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【大纪元2024年05月10日讯】(大纪元记者袁世钢台湾报导)超导体材料在极低温度下可实现零电阻、完全抗磁性,科学界过去致力于提高其临界温度,但却苦无机制能正确计算。而由中山大学物理系助理教授钟佳民等学者共组的跨国研究团队,以强关联系统的数值方法,提出可靠的计算理论,使科学家有能力精确了解其低温性质。

钟佳民表示,相较于传统超导体,高温超导体在较高的温度(约零下200摄氏度)即可产生零电阻等特性,自1986年被发现以来,物理学家一直致力于提高其临界温度,以各种方式计算其低能量态理论机制,希望能在室温下实现超导状态,却因量子扰动强烈、低温时低能量态互相竞争等因素,始终无法得出正确的理论模型。

为此,钟佳民与美国、德国等学者共组的研究团队,采用强关联系统的数值方法,计算高温超导模型的低温态,提出确切的理论机制,在凝态物理界广泛研究的重要难题上前进了关键的一大步。钟佳民说,强关联系统的数值方法还可应用在高能物理、量子化学系统或生物系统上,为研究领域开辟创新途径,对于理论物理的发展意义非凡。

钟佳民强调,“科学家终于有能力精确了解超导模型的低温性质”,并得以进一步洞悉高温超导的理论机制,理论模型计算得到的结果若与实验上的观察相符,将有助于后续高温超导的应用;未来在研究设计上,也可使用结合量子电脑和古典电脑的混合计算,提供理论物理参考基础,帮助复杂系统研究,如核磁共振等高温超导等。

此研究结果获登世界权威期刊《科学(Science)》,跨国研究团队成员包括美国研究机构Flatiron Institute教授Shiwei Zhang、加利福尼亚大学尔湾分校教授Steven White、德国慕尼黑大学(Ludwig-Maximilians-Universität)教授Ulrich Schollwöck等人。◇

责任编辑:唐音

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