日科學(xué)家首次觀測到重電子費(fèi)米面

近日，由日本原子能研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、東北大學(xué)、東京大學(xué)和京都產(chǎn)業(yè)大學(xué)的研究人員組成的聯(lián)合研究小組宣稱，他們在世界上首次成功觀測到金屬中重電子形成的費(fèi)米面[絕對零度下電子在波矢空間（k空間）中的分布或填充而形成的體積的表面]。該項(xiàng)研究成果已發(fā)表在27日的美國《物理評論快報(bào)》電子版上。
　　金屬中的電子主要分為兩種，一種是四處游動，承擔(dān)電傳導(dǎo)的“自由電子”，另一種是不游動，但負(fù)責(zé)產(chǎn)生磁性的“局部電子”。這兩種電子之間會相互作用，并結(jié)合在一起，形成外觀大小是普通電子10倍至1000倍，同時具備電傳導(dǎo)性和磁性，而重量也有所增加的“重電子”。另一方面，各種金屬都有自己固定形態(tài)的費(fèi)米面，而各種金屬的導(dǎo)電特性也因其各自的費(fèi)米面不同而有很大區(qū)別。由于重電子也可以形成費(fèi)米面，因此人們設(shè)想，如果能夠觀測到其形成的費(fèi)米面，就有可能根據(jù)重電子所承擔(dān)的電傳導(dǎo)性質(zhì)精密地了解各種金屬在超導(dǎo)狀態(tài)下的細(xì)微不同之處，從而為判明超導(dǎo)之謎找到突破口。只不過這一設(shè)想由于條件所限一直都沒能實(shí)現(xiàn)。
　　日本的這個研究小組在大型同步輻射設(shè)施“SPring-8”的專用電子束射線“BL23SU”區(qū)域，通過使用軟X射線同步輻射的角分辨共鳴光電子能譜技術(shù)，對特定的電子軌道進(jìn)行選擇性的觀察，最終在世界上首次直接觀測到了重電子形成的費(fèi)米面。研究人員稱，今后他們的重點(diǎn)將是繼續(xù)使用角分辨共鳴光電子能譜技術(shù)，系統(tǒng)研究重電子在制造什么樣的費(fèi)米面時金屬才會出現(xiàn)超導(dǎo)性和磁性。由于在具有重電子的金屬中，磁性與超導(dǎo)性是共生的，因此這項(xiàng)研究將大大推動人們揭開超導(dǎo)原理的步伐。