能源部 SLAC 国家加速器实验室的科学家利用强大的磁脉冲和高亮度 X 射线发现了一种令人惊异的材料电子的 3D 排列，这种现象和另一种神秘的高温超导现象息息相关。这种意想不到的发现标志着 30 年来关于高温超导现象的里程碑式的新发现，高温超导指的是在高温条件下电子可以无阻力地传输。该研究发表在《科学》杂志上。

“毫无预兆”的物理发现

“这真的是完全出乎意料，同样也非常令人振奋。该实验发现为这一研究领域带来了新的命题，没有人见过这样的3D图像。这对于理解高温超导现象是非常重要的一步。”Jun-Sik Lee说。同时，他强调，将超高温度提高到室温是大家努力的目标，而这也会引领计算、电子设备和输电技术等方面的发展。标准超导技术在很多领域都已经有很重要的应用，例如MRI机器到磁悬浮列车，CERN的粒子对撞机帮助诺贝尔奖得主发现了希格斯波色子，超灵敏的探测器用于寻找暗物质等。升级版LCLS——LCLS-II将会包含超导粒子加速器。

超导的新浪潮

这种科学家在LCLS的实验中观察到的3D效应是一种新型“电荷强度波”。这种波并没有光波或者声波的振荡模式，它描述的是超导材料中一个静态有序的电子团块。它和超导共存非常令人费解，因为它似乎与超导定义的电子的自由移动发生冲突。这种波的二维图像首次亮相是在2012年，也被广泛研究。LCLS的这项实验获得的这种3D图像不仅比二维形式更强，同时也更接近材料的超导行为。该实验是国际专家为了编写专门的样品和构造可产生压缩到万分之一秒的磁脉冲时经过几年的酝酿所完成的。产生的磁场脉冲强度比医用MRI强10到20倍。

磁性和光的强大混合

这些短促但是高强度的磁场脉冲抑制了YBCO样品的超导特性，并且提供了一个关于电荷密度波效应的更清晰的认识。随后科学家们用X射线激光脉冲来测量波的影响。“该实验为了未来的实验开启了一扇全新的大门。”LCLS主管Mike Dunne说。研究人员在SLAC斯坦福同步辐射光源进行了许多预备实验。“对于这项实验我期待已久。”斯坦福大学物理教授Steven Kivelson说。实验为这种3D效果的出现设置了非常明确的温度和强度界限。该实验也进一步验证了电荷密度波和超导是一枚硬币的两面。

毫无疑问YBCO非常复杂，其所有的性质都需要指向什么是对其超导特性影响最大的。接下来的实验需要提供清晰的3D效果视觉图像，并且可以研究这种效应是否对所有的高温超导材料都有效。“我们会继续开发新型工具来继续观察这种特殊的实验现象。”Zhu说。

来自东京大学、英属哥伦比亚大学、加拿大先进研究所和阿贡国家实验室也参与了该研究。该研究由美国能源部科学办公室、瑞士国家科学基金会、自然科学和工程研究理事会和加拿大先进研究所资助完成。

新材料在线编译整理——翻译：杨超    校正：摩天轮

http://www.sciencedaily.com/releases/2015/11/151105143812.htm