美国物理学家最近惊讶地发现，库珀电子对不仅存在于超导体中，它们在绝缘体中同样能够形成。这一成果十分重要，连Cooper本人也给予了高度评价。相关论文发表在11月23日的《科学》杂志上。
一个世纪前，荷兰物理学家Kamerlingh Onnes在金属中发现了低温超导现象。直到1957年，理论物理学家John Bardeen、Leon Cooper和Robert Schrieffer才揭开了超导现象的奥秘。他们提出的BCS理论表明，超导材料中的电子成对存在，即所谓的“库珀对”，并且会在材料中平稳而无限地流动。
在BCS理论提出50周年之际，美国的物理学家又写下了令人惊讶的一笔。布朗大学的James Valles领导的小组研究发现，库珀对不仅仅形成于超导体中，在绝缘体中同样存在。论文第一作者、布朗大学的Michael Stewart注意到，此前一些论文表示，库珀对可能在特定条件下的电绝缘体中存在，因此他决定亲自对这一违反直觉的结论进行检验。“我并没有抱太大希望，但得到的结果却让我吃惊，”Stewart说。
研究利用的绝缘体是一种稀有金属——铋。在较厚的情况下，铋可以是良好的超导体，但在较薄的情况下，它又诡异地变为绝缘体。
研究人员在一个直径50纳米、多孔蜂窝结构的模板上镀了一层超薄铋膜（几个原子厚度），并将温度逐渐接近绝对零度。由于该材料厚度的差异，它会表现出绝缘体和超导体的转变。当该材料表现为绝缘体时，研究人员利用外加磁场探测到了磁致电阻导致的电流变化，表明了库珀对的存在。
研究人员认为，尽管库珀对在超导体和绝缘体中都能存在，但它们的行为和表现形式是不同的。在超导体中，电子对之间相互联系并且以线性的方式移动，从而创造出持续的电流。而在绝缘体中，库珀电子对应该是在独立自旋。Stewart表示，“库珀对确实形成了，但彼此之间的状态是隔离的。”
新的发现有助于加深科学家对超导现象的理解，连诺将得主Cooper自己也表示，新的发现对认识量子效应有重要意义。“这一引人注目的结论提醒我们，只要不断探索，意想不到的重要发现就在前方等候。”他说。（科学网 任霄鹏/编译）
（《科学》（Science），Vol. 318. no. 5854, pp. 1273 - 1275，M. D. Stewart, Jr., James M. Valles, Jr.）
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