某些超導體中，運動電子的性質極為奇特。它們好（hǎo）像比真空中的自由電子重1000倍（bèi），但同時電子運動卻是毫（háo）無阻（zǔ）力的。據物理學家組織網近日報道，美國普（pǔ）林斯頓大學領（lǐng）導的一項最新研究（jiū）顯示，產生這（zhè）種現（xiàn）象是由於“量子糾纏”的過程，該（gāi）過程決定了（le）晶體中運動電子的質量。這一發現有助於人們理解超導性的成因，並有望在提高電網效率、加快計算速度等方麵獲得應用。相關論文發表在近日（rì）出版的《自然》雜誌（zhì）上（shàng）。

      將電（diàn）子冷卻到（dào）超低溫形成某（mǒu）種固體物質時，這些（xiē）極輕的粒子就會增加質量，好像變成（chéng）了重（chóng）粒。把它們冷卻（què）到接近絕對零度時，這種固體就有了超導性。其中的電子盡管很（hěn）重，卻能毫無阻力地流動，不會浪費任何電能。

      研（yán）究小組還包括洛（luò）斯阿拉莫斯國家實驗室（LANL）和（hé）加州（zhōu）大學（xué）歐文分校的科學家，他們利（lì）用專門設（shè）計的低溫（wēn）掃描隧道顯微鏡（jìng）（STM）拍（pāi）攝晶體（tǐ）中的電子波。晶體經（jīng）過了處理，表麵包含一（yī）些原子瑕疵。他們將溫度降低到實驗需要（yào），觀察到了（le）電子波紋，這些波紋圍繞著瑕疵之處擴散開來，就像在池塘裏投入石頭散開的漣漪。

      “這是首次獲得重電子形成的精確畫麵。在降低溫度時，我們看到晶體中的運動電子演變成了更重的粒子。”領導該研究的普林斯頓大學物理學教授阿裏?雅茲達尼說。他們通過直接拍攝的電子（zǐ）波圖像，不僅看到了電子質量是怎（zěn）樣（yàng）增加的，還看到了（le）重電子是由兩個糾纏電子構成的複合體。

      他們還把實驗觀察和（hé）理論計算數據進行了對（duì）比，解釋了電子為何會出現（xiàn）這種性（xìng）質。由於量子糾纏，電子（zǐ）糅合兩種截然相反的行為。在晶體（tǐ）中，重電子產生於兩個行為（wéi）相反的（de）電子的糾纏，其中一（yī）個（gè）被困住繞著一個原子，而另一個在各個原子之間自由地（dì）跳躍。

      研究人員解釋（shì）說，量子力（lì）學原理控製著微（wēi）小粒子的行為，形成了量子糾纏，這一過程（chéng）決定了晶體中運動電子的質量。輕微調整（zhěng）這種糾纏，就能極大（dà）地改變材料的性質。而糾纏度是決定重電子形成和進一步冷（lěng）卻時行為表現的關（guān）鍵。調整晶體的成分或結構，就能調整糾（jiū）纏度和電子重量（liàng）。如果讓電子太（tài）重，它們就會被凍成磁化（huà）狀態，黏在每個原（yuán）子旁邊，以相同的（de）方向自旋（xuán）。但（dàn）如果隻是輕（qīng）微調整，讓（ràng）電子（zǐ）獲得合適的糾纏數量，這些重電子就會（huì）在冷卻時變成（chéng）超導體。“我們的研究證明了，隻有（yǒu）當處在‘遲緩’和‘迅速’這兩種行為的邊界時，才能獲得超導性。這是最有利於產生重電（diàn）子超（chāo）導性的（de）條件。”雅茲達尼說。

      許多磁性材料在它們（men）的成（chéng）分或晶體結構發生了微妙改變之後，變成了超導體。哈佛大學理論物理學家蘇伯（bó）?薩奇戴伍說，該實驗有助於揭開高（gāo）溫超導的秘密，理解這種磁性和超導性之（zhī）間的轉變，即量子（zǐ）臨界點，有助於解釋物質為何會具有超（chāo）導性。