科学家首次在陨石中发现超导材料,太空特殊环境或是成因

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科学家首次在陨石中发现超导材料,太空特殊环境或是成因
麻省理工科技评论 2020-03-29

2020-03-29

这一发现的重要性不仅是因为这是首次在陨石中发现了超导材料,更是罕见地发现了天然形式存在的超导材料。
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这一发现的重要性不仅是因为这是首次在陨石中发现了超导材料,更是罕见地发现了天然形式存在的超导材料。

科学家首次在两颗不同的陨石中发现了自然存在的超导材料。

来自加州大学圣地亚哥分校、美国布鲁克黑文国家实验室的研究者在两块不同的陨石当中发现了超导材料,这一发现的重要性不仅是因为这是首次在陨石中发现了超导材料,更是罕见地发现了天然形式存在的超导材料。

最新的研究成果发表在了美国国家科学院院刊(PNAS)上。

科学家首次在陨石中发现超导材料,太空特殊环境或是成因

这一结果还只是一个初步发现,已经足够表明陨石不仅仅是从天而降的太空碎片。这一研究显示,陨石还可能携带了人类从未见过的、或比太阳系本身还古老的物质。

超导体是指可以在特定温度以下,呈现电阻为零的导体。一般材料在导电过程中会消耗大量能量,而超导体在传输过程中则几乎没有能量耗损,还能在每平方厘米上承载更强的电流。然而,目前大多数超导体仅在接近绝对零度的温度下工作。

如今距离超导现象被发现已经过去了超过 100 年,科学家还在探索低压、高温下实现材料超导性的方法并将其用于生活中。

比如以前最常提到的超导材料铅,在自然界中就很少存在极纯的铅,而更多以方铅矿(PbS)及白铅矿(PbCO3)的形式存在。与此同时,研究者表示此前也从未听闻有天然的铅样本存在超导性的例子。

“事实上,我只听说过一种天然材料存在过超导现象,就是Covellite(一种稀有的硫化铜矿物)。”

地球上找不到,那么太空则是个值得关注的方向,研究人员表示,太空中的极端环境可能会让物质产生特殊的相(Phase),尤其是特别的天文事件下会产生极端的高温和压力。

也正因此,人们曾经期待太空的特殊环境可能会形成超导材料,而陨石自然就是一个绝佳的研究对象。但在此次研究之前,还从未有研究在陨石中发现了类似的超导化合物。

此次参与研究的科学家们利用一种叫做磁场调制微波光谱的技术(MFMMS,一种特殊、高灵敏度的技术,主要用于寻找超导现象),对来自 15 种不同陨石的碎片进行了研究,以寻找样品中的超导现象。

根据团队的测量结果,其中两块陨石内都含有微量的来自外太空的超导微粒。

其中一块是 1911 年在澳大利亚发现的铁陨石 Mundrabilla ,这块总重量达到 22 吨的陨石也是迄今发现最大的陨石之一;另一块则是 25 年前在南极洲被发现的罕见陨石 GRA 95205 。

进一步分析得出,超导现象可能源自其中铅、铟和锡的合金。

论文作者、加州大学圣地亚哥分校的物理学家 James Wampler 表示,自然形成的超导环境非常不寻常,也十分重要,因为它们可能在地外环境中具有超导性。

更加值得期待的是,正如研究文章指出,团队分别从两块完全不同的陨石中发现超导材料,由于人类掌握陨石的样本还非常有限,未来也许会从太空环境发现更多的超导材料。

与此同时,超导材料的超导特性有可能反过来对其所处的太空环境产生各种各样的影响,比如超导粒子对附近的磁场产生影响等。

但这些都仅仅是研究人员的猜测,而这一最新的发现则是解开这些谜题的一个开始。

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