美國能源部AMES實驗室開發出測量超導和磁性材料磁性的新方法

在接近*零溫度的磁場中測量超導材料的性能非常困難，但是了解它們的量子特性是非常必要的*零多低呢？要低于0.05開爾文（-272°C）。

美國能源部艾美斯實驗室的物理學家Ruslan Prozorov說：“對于許多現代（量子）材料來說，要正確研究其量子力學行為的詳細細節，你需要有足夠的耐心，研發出專門測量這些性能的、能實現超低溫的儀器。”

Ames實驗室的Prozorov和他的研究團隊發現了一種測量超導和磁性材料磁性的方法——材料在超低溫高磁場的環境中會表現出不尋常的量子行為。 該方法可用于研究量子臨界行為、超導機制、磁阻抗和材料中的相變，而且*初的許多實驗都是在Ames實驗室完成。

他們將隧道二極管諧振器(一種用于*測量磁性質的射頻儀器)放入稀釋冰箱(一種能夠將樣品冷卻到毫米開爾文溫度范圍的低溫設備)中。雖然以前已經做到了這一點，但是以前的工作無法應用大的靜態磁場，而靜態磁場對于量子材料的研究至關重要。

Prozorov的團隊致力于克服維持高分辨率磁測量的技術難題，同時實現低至0.05 K的超低溫和高達14特斯拉的磁場。當團隊在洛斯阿拉莫斯國家實驗室進行實驗時，實驗室已經擁有了非常高的磁場（60T）電路。

Prozorov說：“*次安裝稀釋冰箱時，大家開玩笑說，我們是愛荷華州溫度*低的實驗室。但這么做并不是為了好玩，我們需要確定到底能達到多少的低溫，因為材料的許多不尋常量子特性只有在極低溫度下才能被發現。”

Prozorov的研究小組研究了幾種非傳統超導體中的配對對稱性，繪制了具有場致量子臨界行為系統的復雜相圖，*近，他們還發現了自旋冰系統的不尋常性質。Prozorov說：“如果沒有超低溫高磁場設備，這一切都不可能辦到。”

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