美国科学家在两块不同的陨石中发现了超导材料,这是超导材料在太空中形成的第一个证据。这一发现的重要意义不仅在于它是罕见的天然形式的超导材料,还为人类寻找室温超导材料点燃了新希望。
超导材料即超导体,指在某一温度下,电阻为零的导体。在实验中,若导体电阻的测量值低于10Ω,可以认为电阻为零。而超导体不仅具有零电阻的特性,还可以完全抗磁性。因此超导体在传输过程中几乎没有能量耗损,还能在每平方厘米上承载更强的电流。而一般常规材料,在导电过程中都会消耗大量能量。然而,目前大多数超导体仅在接近绝对零度的温度下工作。
领导研究的加州大学圣迭戈分校物理学教授舒勒及其团队,研究15颗彗星和小行星等太空陨石,结果在于1911年发现的澳洲陨石Mundrabilla和另一颗陨石GRA 95205中找到超导晶体。团队首先利用名为磁场调制微波光谱的技术,将陨石样本细分并测量,令它们分离出包含最大超导效率的晶体。当他们把晶体冷却至摄氏零下267.7度时,晶体便出现超导电性能。
研究者一向来试图在实验室制造超导材料,此前部分科学家也曾认为,太空中的一些极端环境——尤其是天文事件下极端的高温和压力,可能会让物质产生特殊的相,以此或许可以期待太空的特殊环境形成超导材料。对地球上的人们来说,陨石就是一个“从天而降”的绝佳研究对象。但长期以来,一直还未有研究在陨石中发现类似超导化合物的报告。
鉴于此,来自加州大学圣地亚哥分校、美国布鲁克海文国家实验室的研究人员,为寻找太空样品中的超导现象,利用一种叫做磁场调制微波光谱的技术(MFMMS,一种主要用于寻找超导现象的高灵敏度技术),对来自15种不同陨石的碎片进行了详细研究。
研究者瓦普勒说:“天然存在的超导材料是不寻常的,但它们特别重要,因为这些材料在地外环境中可能是超导的。”研究人员细分并测量了单个样品,使他们可以分离出最大超导分数的晶粒。接下来,研究小组通过一系列科技来表征这些晶粒,包括振动样品磁力法、能量色散X射线光谱法和数值方法。研究者瓦普勒解释道:“这些测量和分析确定了可能的相为铅,铟和锡的合金。”
研究人员将陨石的相表征为铅、锡和铟的合金。他们指出寒冷环境中的超导粒子会影响行星的起源、磁场的形状、发电机效应和带电粒子的运动等等。据著名的化学和生物化学教授蒂门斯称,在极端前提下形成的陨石是观察外来化学物种的理想选择,比方超导体,它是导电或无阻传输电子的材料。超导材料很独特,并存在于这些地外小行星上。
人类最初发现超导体的时间是在1911年,现在已经由去了一百多年,科学家还在探索低压、高温下实现材料超导性的方法并将其用于生活中。现在这一结果还仅仅是初步阶段,但已经足以说明陨石不仅仅是从天而降的太空碎片——它们还携带了人类从未见过的、可能比太阳系本身还古老的物质。这些陨石当初在极端温度和压力下形成,这种前提远远超越了地球上任何实验室的能力,因此,它们会是人类寻找新化合物的理想沃土。