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学霸的模拟器系统: 第265章 麦克米兰极限的破碎(求订阅求月票)

    BJ,中科院物理所,D实验室。
    凌晨四点,窗外的雾霾把路灯的光晕染得昏黄。
    实验室里却亮如白昼,空气中弥漫着机油挥发后的微苦味道,还有那台国产六面顶压机持续了一整夜的低沉轰鸣。
    “泄压完毕,顶锤正在回退。”
    负责操作的李研究员嗓子早就哑了,手里紧紧攥着记录本,眼睛死死盯着液压表的指针。
    随着液压系统泄气的“嘶嘶”声,那个承受了4.5万个大气压,1100度高温炙烤的叶蜡石组装块,终于重见天日。
    赵振华院士没有坐着。
    他已经六十多岁了,但这会儿却像个实习生一样,戴着棉纱手套,亲自拿着镊子凑到了操作台前。
    组装块被敲开,露出了里面那个只有绿豆大小的黑灰色烧结体。
    看起来并不起眼,甚至有点丑陋,表面还带着高压合成特有的金属光泽斑点。
    “快,切片,上PPMS (物理性能测量系统)。”
    赵振华的声音在发抖,“先测电阻,再测磁化率。”
    二十分钟后。
    实验室里安静得连那台老式电脑主机风扇的嗡嗡声都显得刺耳。
    几个人围在屏幕前,大气都不敢出。
    屏幕上,一个蓝色的光点正在随着温度的降低,缓慢地向右移动。
    100K,电阻率像往常一样,表现出金属的线性下降。
    80K,依然线性。
    60K......
    李研究员的手心里全是汗,他在裤子上蹭了蹭。
    就在温度计跳到56K的那一瞬间。
    屏幕上的曲线毫无征兆地??断崖式下跌。
    不是那种缓慢的弯曲,而是像瀑布一样,笔直地砸向了X轴。
    55K, 54K......
    到了52K的时候,电阻率读数已经变成了一串0。
    “零电阻......”
    李研究员喃喃自语,像是见了鬼,“赵老师,真的是零电阻!而且......而且不是26K,是55K!”
    赵振华没有说话。
    他摘下眼镜,从口袋里掏出一块有些发旧的眼镜布,用力地擦着镜片。擦着擦着,他的手停住了,眼眶一下子红了。
    55K(零下218摄氏度)。
    这不仅仅是一个数字。
    在超导物理界,有一个像诅咒一样的天花板,叫做“麦克米兰极限”(McMillan Limit),也就是39K。
    那是传统BCS理论(巴丁-库珀-施里弗理论)预言的常规超导体所能达到的最高温度。
    只要超过这个温度,就意味着??
    这不是常规超导。
    这是高温超导。
    “我们打破了天花板。”
    赵振华重新戴上眼镜,声音虽然不大,却带着一股千钧的重量,“这证明了在铜氧化物之外,还有第二条通往室温超导的路。而且这条路,是我们华夏人铺出来的。”
    他转过身,对身后的博士生吩咐道:
    “把数据打包,加密发给芝加哥。告诉允宁,他的‘高压锅炼丹术’,炼成了。
    “还有,让他立刻起草论文的理论部分。这一次,我们要抢在APS会议之前,先把旗子插上去。”
    芝加哥,以太动力办公室。
    林允宁看着屏幕上那条漂亮的超导转变曲线,长长地出了一口气。
    他拿起桌上的冰美式灌了一口,苦涩的液体顺着喉咙滑下,让他因熬夜而有些发木的大脑重新变得敏锐。
    “55K......”
    他手指轻轻敲击着桌面。
    这比传闻中细野秀雄的26K高出近30K,而且关键是打破了麦克米兰极限。
    不论从实验结果还是颠覆性上来说,都更胜一筹。
    “现在,该我上场了。”
    林允宁打开了LaTeX编辑器。
    实验数据有了,但他要做的不仅仅是报道一个现象。
    他要给这个现象,穿上一套坚不可摧的理论铠甲。
    他在文档的标题栏敲下了一行字:
    《Superconductivity at 55K in Iron-Based SmFeAsO1-xFx: A Spin-Fluctuation Mediated Pairing Mechanism》(SmFeAsO体系中55K超导电性及其自旋涨落介导配对机制)
    如果说日本人的发现是偶然的运气,那么这篇论文,就是要在全世界面前宣布??
    我们不是蒙出来的。
    我们是算出来的。
    我们知道它为什么超导,也知道怎么让它更强。
    这才是真正的统治力。
    四月,新奥尔良。
    密西西比河畔的空气潮湿闷热,但欧内斯特?莫里尔会议中心(Ernest N. Morial Convention Center)里,冷气却开得很足。
    这是美国物理学会(APS)的三月会议(因场地原因推迟至四月初),全球物理学界一年一度的盛会。
    能容纳五千人的主会场座无虚席,连过道上都挤满了拎着电脑包的博士生。
    所有人都知道,今天的重头戏是什么。
    来自东京工业大学的细野秀雄教授,据说搞出了个大新闻。
    讲台上,细野秀雄穿着一身有些宽大的黑色西装,意气风发。
    他操着一口带着浓重口音的英语,虽然有些磕绊,但那股子兴奋劲儿是藏不住的。
    “......我们在镧氧铁砷(LaOFeAs)中掺杂,成功观测到了26K的超导转变!”
    随着PPT翻到那张电阻率曲线图,台下爆发出一阵热烈的掌声和惊呼。
    26K!
    这确实是个了不起的成就。
    自从1986年铜氧化物超导被发现以来,这是二十多年里,人类第一次在别的体系里找到这么高的转变温度。
    细野秀雄满面红光,他享受着这一刻。
    他知道,这个发现足以让他在物理学史上留下一笔。
    甚至......摸一摸诺贝尔奖的边。
    “这是一个全新的家族。”
    细野秀雄提高了嗓门,“虽然它还没突破麦克米兰极限(39K),但我相信,通过后续的努力,我们有机会……………”
    “抱歉,打断一下。”
    一个声音突然从第一排响起,通过桌上的麦克风传遍了全场。
    声音不大,但带着一种不容置疑的权威感。
    细野秀雄愣住了。
    他低头看去,说话的人正是本次分会场的主席,普林斯顿大学的物理学泰斗??安德森教授(P.W. Anderson)。
    安德森并没有看细野秀雄,而是低头看着手中的黑莓手机,眉头紧锁,仿佛看到了什么不可思议的东西。
    “细野教授,我想我们不需要‘有机会了。”
    安德森抬起头,眼神复杂地看了一眼台上的日本人,然后转向全场五千名物理学家:
    “在今天早晨刚刚放出的ArXiv最新预印本列表中,出现了一篇来自华夏金陵大学和芝加哥大学的联合论文。
    “就在您做报告的同时,这篇论文的下载量已经冲到了第一位。
    “通讯作者是Z.H. Zhao和......Yun-Ning Lin。”
    听到“Lin”这个名字,原本还有些嘈杂的会场瞬间安静了下来。
    自从那个“非对易时空”理论横空出世,再加上威腾的亲笔背书,林允宁这个名字在物理界已经成了一个传说。
    他怎么会出现在凝聚态物理的论文里?
    “他们宣称....."
    安德森顿了顿,似乎在确认那个数字,“通过高压合成法,在钐(Sm)掺杂的体系中,将临界温度提升到了......55K。”
    "--"
    会场瞬间炸锅。
    掌声、惊呼声、甚至还有口哨声,混杂在一起,掀翻了会议中心的屋顶。
    55K!
    那意味着麦克米兰极限被彻底粉碎了!
    那意味着铁基超导正式加冕为“高温超导”!
    细野秀雄脸上的笑容瞬间凝固,整个人像是被抽走了魂魄一样在讲台上。
    他引以为傲的26K,在这个数字面前,瞬间变成了这一伟大发现的注脚和背景板。
    “不止是这样。”
    安德森继续说道,他的声音里带着一丝颤抖,那是看到真理时的激动,“我刚快速浏览了摘要。这不仅仅是实验突破。
    “林允宁甚至提供了一套完整的理论模型。
    “他指出,正是因为使用了钐(Sm)这种离子半径更小的元素,配合4.5 GPa的高压,强行将Fe-As四面体的键角压到了完美的109.45度,最大化了自旋涨落!
    “上帝啊......他是先算出来的,然后才做出来的!”
    这句话像是一道惊雷,劈在了所有人的天灵盖上。
    先算,后做?
    在凝聚态物理这个充满了“炼金术”色彩,靠运气和试错吃饭的领域,竟然有人能像设计建筑图纸一样,设计出一个高温超导体?
    台下,几个来自麻省理工和斯坦福的大佬面面相觑,都看到了对方眼里的震撼。
    这不是运气。
    这是降维打击。
    那个在芝加哥搞黑洞的年轻人,随手扔了一块石头,就砸穿了凝聚态物理的天花板。
    大屏幕上,细野秀雄的PPT还停留在“Future Work(未来工作)”那一页。
    但现在看来,未来已经来了。
    只是,不在他的手里。
    而是,由一个来自华夏的年轻人,亲自定义了。
    ......
    芝加哥,以太动力办公室。
    窗外的雨还在下,淅淅沥沥地打在玻璃上。
    林允宁并没有去关注大洋彼岸那场会议的喧嚣,他甚至没有看直播。
    对他来说,55K的超导只是验证了他对自旋涨落机制的理解,那是已经完成的拼图。
    此时,他正站在办公室的那块大黑板前,手里捏着一支粉笔。
    黑板上画着两条线。
    一条是电阻随温度归零的超导曲线。
    另一条,是一个像山谷一样的势能图。
    "AE (Energy Gap) ......"
    林允宁喃喃自语,目光在那两条线上游走。
    超导的本质是什么?
    是在费米面上打开了一个“能隙”。
    电子配对后,想要拆散它们,就必须付出额外的能量跨过这个沟壑。
    正是这个“沟”,保护了超导电流不受干扰,实现了零电阻。
    “结构决定性质。”
    林允宁的手指轻轻敲击着黑板,“在超导里,我们通过挤压晶格结构(高压),强行打开了这个能隙。”
    那么,如果把这个逻辑推广到更基础的层面呢?
    他的目光从超导曲线移开,落在了黑板角落里那行关于杨-米尔斯方程的算式上。
    在粒子物理的标准模型里,传递强核力的胶子(Gluon)理论上是无质量的。
    但是,由夸克和胶子构成的质子和中子,却非常重。
    这意味着,在杨-米尔斯场的真空态和第一激发态之间,也存在一个巨大的沟壑??
    质量间隙(Mass Gap)。
    胶子在低能下被“禁闭”了,就像电子在超导态下被“配对”了一样。
    “超导的能隙,是因为晶格结构对电子的约束。”
    林允宁的眼神逐渐变得锐利,手中的粉笔在黑板上画出了一个复杂的拓扑结构,“那么,杨-米尔斯场的质量间隙,是不是因为......时空结构本身对场的约束?”
    如果时空不是平滑的。
    如果时空像那个他在普林斯顿泥地上看到的“p进数几何”一样,是分形的、完备状的(Perfectoid)。
    那么,这种特殊的几何结构,会不会在低能态下对胶子场产生一种“挤压”?
    就像高压挤压Fe-As四面体一样。
    这种几何上的挤压,会不会就是质量的来源?
    “不需要希格斯机制......这是几何自带的质量。’
    林允宁感觉自己触碰到了一扇巨大的门。
    这扇门背后,藏着物质重量的终极秘密,也是千禧年七大数学难题中最硬的那块骨头。
    他想起了那个在普林斯顿树林里,满身泥点、眼神狂热的德国大男孩。
    彼得?舒尔茨。
    当时他们共同构想了“完美状空间”的雏形,用来解决因果律问题。
    但现在看来,那把剑的锋利程度,远超他们的想象。
    “既然已经有了剑,那就试试能不能斩开这道锁。”
    林允宁扔掉粉笔头,拍了拍手上的灰,忽然兴奋地笑了。
    那是他参与构建的数学工具。
    现在,他要亲自用这个工具,去完成物理学和数学上最宏大的一次联姻。