第三百一十八章 朗道费米液体理论
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临界电流密度是评判超导材料好坏的重要参数。
超导体有三个临界条件，分别为临界温度、临界电流密度、临界磁场强度，只有在这三个临界条件之内，其才能维持超导态。
而其中临界电流密度可以说是最重要的一个数据，因为这决定了其所能承载的电流大小。
像现在最常用的铌钛合金临界电流密度就高达10^9a/m2以上，是ybco的至少两倍以上，再加上其良好的可塑性以及低成本性，因而也就被经常用于实际运用中，即使钇钡铜氧只需要液氮就能够使其冷却，但是因为这些成本上的差距弥补了液氮和液氦的花费，所以钇钡铜氧并不能取代铌钛合金的地位。
然而，现在林晓的这个实验，却说明了这种新型铌钛合金的临界电流，相比起以前的老铌钛合金，提升了十分之多。
这样的表现，绝对是不可思议的，谁能想到，化学式相同、摩尔质量、密度也都相同，完全可以说是相同的材料，结果却在进入超导状态的过程中，发生了这样的情况！
陈勋十分吃惊地问道：“林所长，这是为什么？难道根据电子拓扑成键理论的等价拓扑变换后的结构，其实并不完全等价？还是说它能够专门增强这种材料的临界电流密度？”
林晓摇摇头：“这不一定，电子拓扑成键理论里面可以揭示的一点是，对于一种化合物来说，可以有多种不同的等价拓扑形态。”
“所以，针对不同的结构，电流密度的话，可能增大，也可能减小。”
“毕竟，超导，是电子在材料内部无阻力的自由运动，而内部结构，对于电子能否自由移动，可是有很大的影响。”
听着了林晓的解释，陈勋点点头，但很快又生出了一个疑惑：“那你怎么知道，你的这个ybco结构，对电子自由移动的阻力变小了？电子拓扑成键理论，应该算不出来吧？”
这要是能算出来的话，研究超导的所有人恐怕都得喊林晓一声“爸爸”。
因为这一旦能算，林晓就等于为全世界超导界都提供了一个巨大的宝藏。
到时候少说都是成百上千篇论文的发出。
但显然，就陈勋研究了这么久以来，他可不觉得电子拓扑成键理论能够算出这种东西。
而听到陈勋的问题，此时的林晓则沉默了片刻，而后说道：“感觉。”
“感觉？”陈勋一愣。
“嗯，我感觉这种等价拓扑的结构，对于电子的阻力会很小。”
陈勋：“……这也能感觉出来吗？”
我这个京大物理教授读书少，你别骗我。
一个超导体的临界电流密度，你要怎么才能感觉出来它是变大了还是变小了？
这简直就是离大谱！
林晓耸耸肩，说道：“你在脑海里面构建出一个钇钡铜氧的微观结构，顺便再模拟一下其电子，然后在演绎一下加压后电子流动的效果，就能感觉出来了。”
陈勋：“……”
他默默地在脑海中尝试了一下，但是一个钇钡铜氧晶胞十多个分子在里面，而组成一个导体，好歹得多弄几个晶胞吧？
那样一来，大脑计算量都变多了。
于是到最后，陈勋选择了放弃，然后吐槽一句：“我的脑袋是人脑，不是电脑。”
林晓不由摇头失笑，显然陈勋是在吐槽他的脑袋像电脑。
但这兴许还真能算是事实，至少，林晓现在感觉自己的大脑就像是一个电脑，而且还是多核多线程的那种，因为他已经能够做到一心五用了。
他甚至有感觉，如果自己再多做训练的话，说不定一心十用都有可能，当然，思考的问题不能太过复杂，不过像这种在脑海中直接搭建分子结构模型并模拟电子流动的事情，还是完全能够做到的。
不过他也没有纠结这个问题，随后便说道：“好了，其实这都不是关键问题。”
“关键问题？”陈勋面露疑惑。
“你说，是什么东西决定了临界电流密度的大小？”
“载流子最大通过量。”
“嗯，bcs理论告诉过我们，低温超导体中的载流子，就是库珀对，那么高温超导体中呢？”
陈勋摇摇头，“这个我就不能断言了。”
毕竟这也是学术界争论的一个点。
林晓神秘一笑，没有解释，而是说道：“把这个新型钇钡铜氧的专利先给申请了，这段时间，我要写论文了。”
虽然还有些疑惑，不过林晓都这么说了，陈勋也就点点头，道：“我这就去找他们申请。”
这种临界电流密度得到了提升的超导材料，肯定是需要申请专利的。
陈勋看了一眼林晓如今已经测试到的电流大小，甚至都已经到五万安培了，这样的电流大小，已经到了铌钛合金的程度。
这只要申请了专利，那未来肯定能赚到一些钱的，虽然由于其不能制备成具有软性的电线，但肯定还是能够用上的。
至于林晓要写的论文，估计也就是关于这个新结构钇钡铜氧的性能，所以陈勋也就没有多问，而后离开了实验室。
而林晓则继续看着眼前的这个钇钡铜氧合金，心中生出了思考。
他一个多月前，就在物理所计算出来了，这个变换了结构后的钇钡铜氧，之所以临界电流密度能够得到增大，是因为有更多疑似库珀对的电子对出现了。
不过，他也还是不能确定，这些电子对是不是就是真的库珀对。
这使得他开始发散自己的思维。
“首先是高压下为什么能够超导？”
2020年10月15日，美国的几名科学家利用极其精密的实验设备，在267gpa的情况下，实现了15摄氏度的超导。
他们所使用的超导材料，是含碳硫化氢。
但硫化氢这种东西，常温下是气体，气体如何测试超导？
这是因为267gpa的压力，等于在一平方毫米上施加了26.7吨的重力，然后直接将气体直接压成了固体。
而变成固体，又和低温下凝固，显然没有什么区别，所以高压超导，和低温超导，本质没有什么区别。
所以林晓很快在脑海中pass掉这个想法。
但随后，他的目光忽然一闪。
“对了！朗道费米液体理论！”
“目前的学界，对于超越朗道费米液体理论框架的强关联物理的理解还处于一鳞半爪的阶段。”
“而高温超导的机制，必然是电子这种费米子之间的强关联。”
“按照朗道理论框架，相互作用的费米子系统只要微扰理论收敛，其行为将与无相互作用系统定性一致……”
“如果把钇钡铜氧的情况代入进去……”
林晓的大脑中，无数的灵感如同爆炸般涌现。
不过所有的这些灵感，最终都收敛于一个问题之上。
“微扰发散并不伴随对称性的自发破缺，而是形成一种高度关联的量子液体状态—非费米液体状态。”
“那么，什么东西是非费米液体？”
林晓皱起了眉头，回想起自己看过的所有文献和理论。
“目前的学术界，只明确了什么是费米液体，但是对什么是非费米液体，却只说明了凡是不是费米液体的费米子模型，那就都是非费米液体，具体是什么，还是云里雾里……”
林晓忽然间，有一种感觉，高温超导机制，就藏在这个非费米液体，与费米液体的异同之间。
他抓了抓头，那种感觉又来了。
越是追寻为什么，就越是进入到更加深层次的问题中，而这也往往意味着越来越麻烦。
但偏偏他还必须得继续下去。
无奈地叹了口气，忽然他在心中问了一句：“系统，现在兑换那个室温超导体，需要多少真理点了？”
系统：“还需要485真理点。”
等于说自己这一个多月的努力，只完成了15真理点的工作。
“好吧，至少也是3%的进度，继续加油。”
只要再花33.33乘以一个多月的时间，他就等于白嫖了500真理点了。
嗯，这么想，自己可真是一点都没亏。
心中安慰了一下自己，而后，他就回到了自己的办公室，决定先把论文给完成了，至于朗道费米液体理论的事情，也先等自己把论文发了之后再说吧。
……
就这样，时间又悄然过去了。
日子来到了十二月底，进入了年末的学术界，倒也丝毫没有什么变化，最多就是绝大多数西方人暂时放下了手头上的工作，开始过起了圣诞节。
只不过，《自然》以及《物理评论快报》两个顶级国际期刊，先后发布了他们今年的最后一期文章，而他们分别有两篇文章，引起了超导界的一片震惊。
“在钇钡铜氧的超导过程中，仍然是因为一种疑似库珀对的电子对发挥了作用？”
这个令超导物理学家们震惊的理论，就这样没有一点点的防备，也没有一丝顾虑，出现在了他们的面前。
然后，这些超导物理学家们都停止了年底休息休息的念头，冲进了实验室，开始了他们的实验。
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超导体有三个临界条件，分别为临界温度、临界电流密度、临界磁场强度，只有在这三个临界条件之内，其才能维持超导态。
而其中临界电流密度可以说是最重要的一个数据，因为这决定了其所能承载的电流大小。
像现在最常用的铌钛合金临界电流密度就高达10^9a/m2以上，是ybco的至少两倍以上，再加上其良好的可塑性以及低成本性，因而也就被经常用于实际运用中，即使钇钡铜氧只需要液氮就能够使其冷却，但是因为这些成本上的差距弥补了液氮和液氦的花费，所以钇钡铜氧并不能取代铌钛合金的地位。
然而，现在林晓的这个实验，却说明了这种新型铌钛合金的临界电流，相比起以前的老铌钛合金，提升了十分之多。
这样的表现，绝对是不可思议的，谁能想到，化学式相同、摩尔质量、密度也都相同，完全可以说是相同的材料，结果却在进入超导状态的过程中，发生了这样的情况！
陈勋十分吃惊地问道：“林所长，这是为什么？难道根据电子拓扑成键理论的等价拓扑变换后的结构，其实并不完全等价？还是说它能够专门增强这种材料的临界电流密度？”
林晓摇摇头：“这不一定，电子拓扑成键理论里面可以揭示的一点是，对于一种化合物来说，可以有多种不同的等价拓扑形态。”
“所以，针对不同的结构，电流密度的话，可能增大，也可能减小。”
“毕竟，超导，是电子在材料内部无阻力的自由运动，而内部结构，对于电子能否自由移动，可是有很大的影响。”
听着了林晓的解释，陈勋点点头，但很快又生出了一个疑惑：“那你怎么知道，你的这个ybco结构，对电子自由移动的阻力变小了？电子拓扑成键理论，应该算不出来吧？”
这要是能算出来的话，研究超导的所有人恐怕都得喊林晓一声“爸爸”。
因为这一旦能算，林晓就等于为全世界超导界都提供了一个巨大的宝藏。
到时候少说都是成百上千篇论文的发出。
但显然，就陈勋研究了这么久以来，他可不觉得电子拓扑成键理论能够算出这种东西。
而听到陈勋的问题，此时的林晓则沉默了片刻，而后说道：“感觉。”
“感觉？”陈勋一愣。
“嗯，我感觉这种等价拓扑的结构，对于电子的阻力会很小。”
陈勋：“……这也能感觉出来吗？”
我这个京大物理教授读书少，你别骗我。
一个超导体的临界电流密度，你要怎么才能感觉出来它是变大了还是变小了？
这简直就是离大谱！
林晓耸耸肩，说道：“你在脑海里面构建出一个钇钡铜氧的微观结构，顺便再模拟一下其电子，然后在演绎一下加压后电子流动的效果，就能感觉出来了。”
陈勋：“……”
他默默地在脑海中尝试了一下，但是一个钇钡铜氧晶胞十多个分子在里面，而组成一个导体，好歹得多弄几个晶胞吧？
那样一来，大脑计算量都变多了。
于是到最后，陈勋选择了放弃，然后吐槽一句：“我的脑袋是人脑，不是电脑。”
林晓不由摇头失笑，显然陈勋是在吐槽他的脑袋像电脑。
但这兴许还真能算是事实，至少，林晓现在感觉自己的大脑就像是一个电脑，而且还是多核多线程的那种，因为他已经能够做到一心五用了。
他甚至有感觉，如果自己再多做训练的话，说不定一心十用都有可能，当然，思考的问题不能太过复杂，不过像这种在脑海中直接搭建分子结构模型并模拟电子流动的事情，还是完全能够做到的。
不过他也没有纠结这个问题，随后便说道：“好了，其实这都不是关键问题。”
“关键问题？”陈勋面露疑惑。
“你说，是什么东西决定了临界电流密度的大小？”
“载流子最大通过量。”
“嗯，bcs理论告诉过我们，低温超导体中的载流子，就是库珀对，那么高温超导体中呢？”
陈勋摇摇头，“这个我就不能断言了。”
毕竟这也是学术界争论的一个点。
林晓神秘一笑，没有解释，而是说道：“把这个新型钇钡铜氧的专利先给申请了，这段时间，我要写论文了。”
虽然还有些疑惑，不过林晓都这么说了，陈勋也就点点头，道：“我这就去找他们申请。”
这种临界电流密度得到了提升的超导材料，肯定是需要申请专利的。
陈勋看了一眼林晓如今已经测试到的电流大小，甚至都已经到五万安培了，这样的电流大小，已经到了铌钛合金的程度。
这只要申请了专利，那未来肯定能赚到一些钱的，虽然由于其不能制备成具有软性的电线，但肯定还是能够用上的。
至于林晓要写的论文，估计也就是关于这个新结构钇钡铜氧的性能，所以陈勋也就没有多问，而后离开了实验室。
而林晓则继续看着眼前的这个钇钡铜氧合金，心中生出了思考。
他一个多月前，就在物理所计算出来了，这个变换了结构后的钇钡铜氧，之所以临界电流密度能够得到增大，是因为有更多疑似库珀对的电子对出现了。
不过，他也还是不能确定，这些电子对是不是就是真的库珀对。
这使得他开始发散自己的思维。
“首先是高压下为什么能够超导？”
2020年10月15日，美国的几名科学家利用极其精密的实验设备，在267gpa的情况下，实现了15摄氏度的超导。
他们所使用的超导材料，是含碳硫化氢。
但硫化氢这种东西，常温下是气体，气体如何测试超导？
这是因为267gpa的压力，等于在一平方毫米上施加了26.7吨的重力，然后直接将气体直接压成了固体。
而变成固体，又和低温下凝固，显然没有什么区别，所以高压超导，和低温超导，本质没有什么区别。
所以林晓很快在脑海中pass掉这个想法。
但随后，他的目光忽然一闪。
“对了！朗道费米液体理论！”
“目前的学界，对于超越朗道费米液体理论框架的强关联物理的理解还处于一鳞半爪的阶段。”
“而高温超导的机制，必然是电子这种费米子之间的强关联。”
“按照朗道理论框架，相互作用的费米子系统只要微扰理论收敛，其行为将与无相互作用系统定性一致……”
“如果把钇钡铜氧的情况代入进去……”
林晓的大脑中，无数的灵感如同爆炸般涌现。
不过所有的这些灵感，最终都收敛于一个问题之上。
“微扰发散并不伴随对称性的自发破缺，而是形成一种高度关联的量子液体状态—非费米液体状态。”
“那么，什么东西是非费米液体？”
林晓皱起了眉头，回想起自己看过的所有文献和理论。
“目前的学术界，只明确了什么是费米液体，但是对什么是非费米液体，却只说明了凡是不是费米液体的费米子模型，那就都是非费米液体，具体是什么，还是云里雾里……”
林晓忽然间，有一种感觉，高温超导机制，就藏在这个非费米液体，与费米液体的异同之间。
他抓了抓头，那种感觉又来了。
越是追寻为什么，就越是进入到更加深层次的问题中，而这也往往意味着越来越麻烦。
但偏偏他还必须得继续下去。
无奈地叹了口气，忽然他在心中问了一句：“系统，现在兑换那个室温超导体，需要多少真理点了？”
系统：“还需要485真理点。”
等于说自己这一个多月的努力，只完成了15真理点的工作。
“好吧，至少也是3%的进度，继续加油。”
只要再花33.33乘以一个多月的时间，他就等于白嫖了500真理点了。
嗯，这么想，自己可真是一点都没亏。
心中安慰了一下自己，而后，他就回到了自己的办公室，决定先把论文给完成了，至于朗道费米液体理论的事情，也先等自己把论文发了之后再说吧。
……
就这样，时间又悄然过去了。
日子来到了十二月底，进入了年末的学术界，倒也丝毫没有什么变化，最多就是绝大多数西方人暂时放下了手头上的工作，开始过起了圣诞节。
只不过，《自然》以及《物理评论快报》两个顶级国际期刊，先后发布了他们今年的最后一期文章，而他们分别有两篇文章，引起了超导界的一片震惊。
“在钇钡铜氧的超导过程中，仍然是因为一种疑似库珀对的电子对发挥了作用？”
这个令超导物理学家们震惊的理论，就这样没有一点点的防备，也没有一丝顾虑，出现在了他们的面前。
然后，这些超导物理学家们都停止了年底休息休息的念头，冲进了实验室，开始了他们的实验。
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