據外媒報道，美國SLAC國家加速器實驗室的科學家們使用一種改進的X射線技術來探索一種非常規超導體中的奇異物質狀態，這種超導體在相對高溫下能以100%的效率導電。他們瞥見了一種被稱為對密度波（PDW）的狀態的特徵，並證實它與另一種被稱為電荷密度波（CDW）條紋的階段交織在一起–在材料中電子密度較高和較低的波狀模式。而CDW則是在自旋密度波（SDW）出現並交織在一起時產生的。
非常規超導體包含一些奇特的物質相，無論好壞，都被認為在其能夠在比科學家認為可能的更高溫度下以100%的效率導電方面發揮了作用–儘管離允許其廣泛部署在完美高效的電力線、磁懸浮列車等方面的溫度還有很大差距。
現在，美國能源部SLAC國家加速器實驗室的科學家們已經瞥見了其中一個階段的特徵，被稱為對密度波，並證實它與另一個階段交織在一起，被稱為電荷密度波（CDW）條紋–材料中較高和較低電子密度的波狀圖案。
“觀察和理解PDW及其與其他相位的相關性可能對理解這些材料中如何出現超導性至關重要，它允許電子在沒有阻力的情況下配對和旅行，”SLAC的工作人員科學家Jun-Sik Lee說，他在該實驗室的斯坦福同步輻射光源（SSRL）領導這項研究。
他表示，即使是PDW階段與電荷條紋交織在一起的間接證據，也是在理解非常規超導性背後機制的漫長道路上邁出的重要一步，在過去30多年的研究中，科學家們一直在躲避這一問題。
Jun-Sik Lee補充說，他的團隊用來進行這一觀察的方法，涉及到大幅提高被稱為共振軟X射線散射的標準X射線技術的靈敏度，以便它能夠看到這些現象發出的極其微弱的信號，有可能在未來的實驗中直接看到PDW特徵及其與其他階段的關聯。這就是他們計劃接下來要做的事情。
科學家們在《物理評論快報》上發表的一篇文章中描述了他們的發現。
解開超導體的秘密
高溫超導體中PDW相的存在是在十多年前提出的，它已經成為一個令人興奮的研究領域，理論家們開發了模型來解釋它是如何工作的，實驗家們在各種材料中尋找它。
在這項研究中，研究人員在一種被稱為LSCFO的氧化銅或銅酸鹽材料中尋找它，因為它包含的元素是鑭、鍶、銅、鐵和氧。它被認為承載着可能與PDW交織在一起的另外兩個相：電荷密度波條紋和自旋密度波條紋。
電荷和自旋條紋的性質和行為已經在一些研究中得到了探索，但是以前只有少數對PDW的間接瞥見–就像從一個動物的足跡中識別它一樣–而且沒有用X射線散射技術做的。Jun-Sik Lee表示，由於X射線散射一次就能揭示整個樣品的行為，它被認為是澄清PDW是否存在以及它與銅酸鹽中其他關鍵相的關係的最有希望的方法。
在過去的幾年裡，SSRL團隊一直致力於提高RSXS的靈敏度，以便它能夠捕捉到他們正在尋找的信號。
博士后研究員Hai Huang和SLAC的工程師Sang-Jun Lee在這項研究中使用了改進的技術。他們將X射線從LSCFO上散射到一個探測器上，形成的圖案顯示了材料內部的情況。當他們把材料的溫度降到超導範圍時，自旋條紋出現並交織在一起形成電荷條紋，然後這些電荷條紋與作為PDW標誌的二維波動的出現有關。
研究人員表示，這些結果不僅證明了新的RSXS方法的價值，而且還支持PDW不僅存在於這種材料中，而且存在於所有的超導銅酸鹽中的可能性。