大家谈谈玻色子的三态被证实有什么意义
笑天 • • 16514 次浏览费米子垄断了目前所有电子应用
而玻色子的三态(超导,绝缘和金属)刚被完全证实(cooper pair是超导,2007Jimmy 提出绝缘态和金属态的理论,并证明绝缘态 今年金属态被实验证实)。
至此,费米子和玻色子在这方面完全等价
会有什么惊喜呢?
全新的器件行业?
诺贝尔奖?-这个成果的贡献全是华人,来自大陆的华人
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#1
我看成三色玻璃球进来的我小时候的宝贝。
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笑天 楼主#2
中国国内已经吹翻了first release in SCIENCE
copper以copper pair的发现得了1972年的奖
jx和jv 以绝缘态的发现和金属态的理论,评为2007年10大物理进展
今年CAO YANG在中国继续brown的工作,证实了金属态,院长和主任都要挂名。。。。
呵呵,诺奖不知落谁家,提名和首发很重要,brown 有两个这方面的奖了,copper 就在首提人的楼上 -
笑天 楼主#3
看来这里人不关心科学进展
只看房子,车子,票子,码农居多? -
#4
解释一下什么是玻色子
什么是费米子
好不好?
不然不懂没法聊啊 -
#5
没人解释搞什么呢
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#6
这么现实的国度你却讨论这么深奥的东西还是给你个吧!
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笑天 楼主#7
深奥吗?不觉得啊果然这里没人关心,原帖概念错误,也没人争论
费米子自私独占,垄断一世纪的电子应用和器件,如果到1纳米的量级就是单原子了,也就是到头了(moles定律失效)
玻色子是协同作用,大家合作共处,如果和费米子特性一样,潜力就大得多,不需要纳米那么小,可以做好多事,如量子器件,量子计算。
这个会是划时代的,颠覆现代的电子行业(包括软件),居然没人关心。。。多好的发财机会啊
哈哈
人无远虑必有近忧啊 -
#8
现学现卖为了回答这个问题,我去学习了两个概念:基本粒子,玻色子的三态。挺有意思分享给大家。
一。基本粒子
我们目前能理解和证实的光明世界的物质构成,可以用一个粒子标准模型来解释。在这个标准模型里,有两类粒子——费米子(Fermions)和玻色子(Bosons)。费米子是构成物质的粒子,而玻色子是传递“力”的粒子。世界上没有两个相同的费米子(不能在同一时间处于同一地点,电荷、动量、自旋不会完全相同),但是可以存在完全相同的玻色子(一个量子态可以容纳无穷多个玻色子)。
费米子,构成物质的粒子,可以分为两类次级粒子——夸克(Quarks)和轻子(Leptons)。夸克是构成质子和中子的粒子,可分为上夸克和下夸克两类,每类根据质量的不同又能分三种(略)。轻子则可分为电子和中微子两类,同样,每类根据质量的不同也能分三种(所以不是轻子就一定轻……)。
玻色子,传递“相干”的粒子,依据自旋的不同可以分为规范玻色子(gauge boson)和标量玻色子(scalar boson)。规范玻色子自旋为1,标量玻色子自旋为0.规范玻色子是“力”的起源,标量玻色子是“质量”的初始。
规范玻色子有传递强作用的胶子,传递电磁作用的光子,以及传递弱作用的Z/W玻色子。
标量玻色子只有一种,即希格斯玻色子(Higgs boson)。这是最与众不同地基本粒子。它均匀地分布在宇宙中,是质量的起源。所有地粒子都通过与希格斯玻色子/希格斯场的相干获得质量。也就是说,所有的基本粒子本身都是没有质量的,与希格斯场的相干越强,就表现出越大的质量,反之如果不与希格斯场相干,则质量为0,如胶子和光子。
二。玻色子的三态
超导(玻色-爱因斯坦凝聚)
超导指在特定温度下电阻变为0的状态。电阻的本质是电子将动能给了导体。因此,如果电子无法给出动能,就没有电阻,电流不需要电压就能流动起来。如何禁锢电子的动能呢?量子力学告诉我们能量不是连续的,是一阶一阶量子化的。所以只要温度足够低,低到粒子的能量无法跨越下一级的能量差,降低自己的动能,把整个系统激发到更加高的能量状态时,粒子就被困在了最低能级里,这就叫凝聚。
由于泡利不相容(费米子不能以同样的量子状态存在于同一个量子系统中),只有玻色子才能发生玻色-爱因斯坦凝聚,那么作为费米子的电子如何形成超导呢?于是就有了库珀对(cooper pair)的概念(“BCS理论”)。在低温情况下,两个电子会抱团成为一个电子对,即库珀对。单个电子的自旋是1/2,是费米子,但两个抱团之后自旋为1,就成了玻色子。库珀对受到阻力时,和它组队的另一个电子会给它一个大小相同,方向相反的力来抵消,整体看就像没有受到阻力一样。
另外库珀对形成了库珀场,给予了光子质量,所以不辐射光子。
既无法通过摩擦来损耗能量,也无法通过辐射光子来损耗能量。没有能量损耗,就是0电阻,超导体就形成了。
绝缘
当库珀对不移动时,因为它也不受力,所以会禁锢在原地,就形成了绝缘体。
金属
以上理论中,库珀对只能形成超导体或绝缘体。但是最近科学家还发现它可像普通金属一样拥有一定的电阻进行导电(Science,2019 Dec 20)。目前的理论还无法解释。
题外话,这个论文的主要作者都是中国的,第一作者还是成都电子科大的,有点小开心:)
原文:https://science.sciencemag.org/content/366/6472/1505
所以,我的理解就是,如果能够在这三种状态间转换,那么就拥有了一个从0到无穷的超级变阻器。但是实际上,库珀对需要在超低温或超高压的条件下形成,应用范围比较有限。
上述内容多处有争议,毕竟科学不断发展,学说五彩纷呈,而且我不靠它吃饭,自然是怎么理解得开心就怎么来。
以上。 -
笑天 楼主#9
你要解释,就解释一下费米子是所有自旋不为整数(即半整数)的那些粒子,这个特性也造成一个状态只能有一个粒子,如电子就是费米子,这是导电,和现代计算的基础。
玻色子是所有自旋为整数的那些粒子,一个状态可以有好多粒子,如光子,可以做到单光子通讯,可以有量子纠缠。
过去认为玻色子难搞,知道库伯对被发现,解释了超导,后来又发现绝缘态,及猜想金属量子态,知道最近被证实。大大鼓舞了物理和半导体界,因为费米子的应用已经几乎到了极限(Intel 在做1.25纳米)
其实玻色子一直有广泛的应用,如探矿和遥感,效果非常出色,比人眼的分辨率还要高 -
笑天 楼主#10
說多一點-人家Brown同意Chao Yang很優秀,沒有他,今天的工作做不出來
其他人嘛,就是擠着搭便車
問題是誰應該被提名諾獎 -
笑天 楼主#11
至於你問意義,其實已經回答了啊Electronics 到 Bosonics
變化無窮大,一扇新的門正在打開 -
笑天 楼主#12
这个是几十年工作的积累包括理论上的开创
不是做一个实验就摘桃子的,虽然这个实验是很牛逼
还有硅激光,现理论认为不可能
也被同样的一组人(这个就没天朝什么事)实现了,也是反常规的思维
根据大咖的说法,天朝应试制度培养的人,问题不善于提出问题
只想要结果
一个实验,完全不相关的人也抢着署名,真以为桃子辣妈好吃? -
#13
是Moore’s Law感觉暂时没那么大现实意义
更多意义在理论物理上
为啥要用高温超导材料,说明室温材料观测不到这三相嘛,那这个应用前景就很存疑了