物理学家发现了打破时间反演对称性的新型超导体

昨天发生的事情和明天将发生的事情通常是两个不同的、独立的事情。人类生命的过去和未来是不对称的,因此不可逆转。而在物理学中,这就不同了。基本粒子、原子和分子中自然的基本力相对于它们的时间发展是对称的:向前或向后都没有区别,科学家将其称为时间反演对称性。最近物理学家发现了打破时间反演对称性的新型超导体

时间反演对称(time reversal symmetry,简称T-symmetry)描述的是在时间反演运算下,物理系统所保有的对称性,又标作T对称。在一些限定条件下存在时间反演对称性,但是由于热力学第二定律我们观测到的宇宙并不具有时间反演对称性.

发生不对称性有两种情况::第一种是物理定律时间反演的不对称性,比如弱相互作用;第二个是宇宙初始条件所导致的不对称性。

几十年来,这种对称性在所有的超导体中也被发现了。超导体是一种可以在低温下传导电流而不耗散能量的材料。它们的主要应用之一是有效地产生强磁场,例如在磁共振成像(MRI)诊断中。在所有已知的超导材料中,大约99%的材料都是时间反演对称的。

但是,多年来,物理学家已经发现了打破时间逆向对称性的新型超导体。为了解释这些发现,人们已经对超导的基本机制(已有75多年的历史了)进行了相当大的修改。只有这些新颖的超导体才能自发产生恒定的内部磁场。这可以导致新的应用,例如在量子计算设备中。

物理学家发现了打破时间反演对称性的新型超导体
超导体内部磁场打破时间反转对称性:红色和蓝色箭头表示内部磁场的方向和强度,用于向前和向后的时间发展。

由德累斯顿工业大学固体和材料物理研究所领导的国际研究小组在铁基超导体中发现了这种打破时间反演对称性的新磁态。这类通用的金属间化合物的合成相对简单。因此,这些铁基超导体具有巨大的应用潜力。

该项研究表明,十二年前发现的铁基超导体继续揭示出对基础研究的新追求以及新的应用前景。

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