BJ,中科院物理所,D實驗室。
凌晨四點,窗外的霧霾把路燈的光暈染得昏黃。
實驗室裏卻亮如白晝,空氣中瀰漫着機油揮發後的微苦味道,還有那臺國產六面頂壓機持續了一整夜的低沉轟鳴。
“泄壓完畢,頂錘正在回退。”
負責操作的李研究員嗓子早就啞了,手裏緊緊攥着記錄本,眼睛死死盯着液壓表的指針。
隨着液壓系統泄氣的“嘶嘶”聲,那個承受了4.5萬個大氣壓,1100度高溫炙烤的葉蠟石組裝塊,終於重見天日。
趙振華院士沒有坐着。
他已經六十多歲了,但這會兒卻像個實習生一樣,戴着棉紗手套,親自拿着鑷子湊到了操作檯前。
組裝塊被敲開,露出了裏面那個只有綠豆大小的黑灰色燒結體。
看起來並不起眼,甚至有點醜陋,表面還帶着高壓合成特有的金屬光澤斑點。
“快,切片,上PPMS (物理性能測量系統)。”
趙振華的聲音在發抖,“先測電阻,再測磁化率。”
二十分鐘後。
實驗室裏安靜得連那臺老式電腦主機風扇的嗡嗡聲都顯得刺耳。
幾個人圍在屏幕前,大氣都不敢出。
屏幕上,一個藍色的光點正在隨着溫度的降低,緩慢地向右移動。
100K,電阻率像往常一樣,表現出金屬的線性下降。
80K,依然線性。
60K......
李研究員的手心裏全是汗,他在褲子上蹭了蹭。
就在溫度計跳到56K的那一瞬間。
屏幕上的曲線毫無徵兆地??斷崖式下跌。
不是那種緩慢的彎曲,而是像瀑布一樣,筆直地砸向了X軸。
55K, 54K......
到了52K的時候,電阻率讀數已經變成了一串0。
“零電阻......”
李研究員喃喃自語,像是見了鬼,“趙老師,真的是零電阻!而且......而且不是26K,是55K!”
趙振華沒有說話。
他摘下眼鏡,從口袋裏掏出一塊有些發舊的眼鏡布,用力地擦着鏡片。擦着擦着,他的手停住了,眼眶一下子紅了。
55K(零下218攝氏度)。
這不僅僅是一個數字。
在超導物理界,有一個像詛咒一樣的天花板,叫做“麥克米蘭極限”(McMillan Limit),也就是39K。
那是傳統BCS理論(巴丁-庫珀-施裏弗理論)預言的常規超導體所能達到的最高溫度。
只要超過這個溫度,就意味着??
這不是常規超導。
這是高溫超導。
“我們打破了天花板。”
趙振華重新戴上眼鏡,聲音雖然不大,卻帶着一股千鈞的重量,“這證明了在銅氧化物之外,還有第二條通往室溫超導的路。而且這條路,是我們華夏人鋪出來的。”
他轉過身,對身後的博士生吩咐道:
“把數據打包,加密發給芝加哥。告訴允寧,他的‘高壓鍋煉丹術’,煉成了。
“還有,讓他立刻起草論文的理論部分。這一次,我們要搶在APS會議之前,先把旗子插上去。”
芝加哥,以太動力辦公室。
林允寧看着屏幕上那條漂亮的超導轉變曲線,長長地出了一口氣。
他拿起桌上的冰美式灌了一口,苦澀的液體順着喉嚨滑下,讓他因熬夜而有些發木的大腦重新變得敏銳。
“55K......”
他手指輕輕敲擊着桌面。
這比傳聞中細野秀雄的26K高出近30K,而且關鍵是打破了麥克米蘭極限。
不論從實驗結果還是顛覆性上來說,都更勝一籌。
“現在,該我上場了。”
林允寧打開了LaTeX編輯器。
實驗數據有了,但他要做的不僅僅是報道一個現象。
他要給這個現象,穿上一套堅不可摧的理論鎧甲。
他在文檔的標題欄敲下了一行字:
《Superconductivity at 55K in Iron-Based SmFeAsO1-xFx: A Spin-Fluctuation Mediated Pairing Mechanism》(SmFeAsO體系中55K超導電性及其自旋漲落介導配對機制)
如果說日本人的發現是偶然的運氣,那麼這篇論文,就是要在全世界面前宣佈??
我們不是蒙出來的。
我們是算出來的。
我們知道它爲什麼超導,也知道怎麼讓它更強。
這纔是真正的統治力。
四月,新奧爾良。
密西西比河畔的空氣潮溼悶熱,但歐內斯特?莫里爾會議中心(Ernest N. Morial Convention Center)裏,冷氣卻開得很足。
這是美國物理學會(APS)的三月會議(因場地原因推遲至四月初),全球物理學界一年一度的盛會。
能容納五千人的主會場座無虛席,連過道上都擠滿了拎着電腦包的博士生。
所有人都知道,今天的重頭戲是什麼。
來自東京工業大學的細野秀雄教授,據說搞出了個大新聞。
講臺上,細野秀雄穿着一身有些寬大的黑色西裝,意氣風發。
他操着一口帶着濃重口音的英語,雖然有些磕絆,但那股子興奮勁兒是藏不住的。
“......我們在鑭氧鐵砷(LaOFeAs)中摻雜,成功觀測到了26K的超導轉變!”
隨着PPT翻到那張電阻率曲線圖,臺下爆發出一陣熱烈的掌聲和驚呼。
26K!
這確實是個了不起的成就。
自從1986年銅氧化物超導被發現以來,這是二十多年裏,人類第一次在別的體系裏找到這麼高的轉變溫度。
細野秀雄滿面紅光,他享受着這一刻。
他知道,這個發現足以讓他在物理學史上留下一筆。
甚至......摸一摸諾貝爾獎的邊。
“這是一個全新的家族。”
細野秀雄提高了嗓門,“雖然它還沒突破麥克米蘭極限(39K),但我相信,通過後續的努力,我們有機會……………”
“抱歉,打斷一下。”
一個聲音突然從第一排響起,通過桌上的麥克風傳遍了全場。
聲音不大,但帶着一種不容置疑的權威感。
細野秀雄愣住了。
他低頭看去,說話的人正是本次分會場的主席,普林斯頓大學的物理學泰鬥??安德森教授(P.W. Anderson)。
安德森並沒有看細野秀雄,而是低頭看着手中的黑莓手機,眉頭緊鎖,彷彿看到了什麼不可思議的東西。
“細野教授,我想我們不需要‘有機會了。”
安德森抬起頭,眼神複雜地看了一眼臺上的日本人,然後轉向全場五千名物理學家:
“在今天早晨剛剛放出的ArXiv最新預印本列表中,出現了一篇來自華夏金陵大學和芝加哥大學的聯合論文。
“就在您做報告的同時,這篇論文的下載量已經衝到了第一位。
“通訊作者是Z.H. Zhao和......Yun-Ning Lin。”
聽到“Lin”這個名字,原本還有些嘈雜的會場瞬間安靜了下來。
自從那個“非對易時空”理論橫空出世,再加上威騰的親筆背書,林允寧這個名字在物理界已經成了一個傳說。
他怎麼會出現在凝聚態物理的論文裏?
“他們宣稱....."
安德森頓了頓,似乎在確認那個數字,“通過高壓合成法,在釤(Sm)摻雜的體系中,將臨界溫度提升到了......55K。”
"--"
會場瞬間炸鍋。
掌聲、驚呼聲、甚至還有口哨聲,混雜在一起,掀翻了會議中心的屋頂。
55K!
那意味着麥克米蘭極限被徹底粉碎了!
那意味着鐵基超導正式加冕爲“高溫超導”!
細野秀雄臉上的笑容瞬間凝固,整個人像是被抽走了魂魄一樣在講臺上。
他引以爲傲的26K,在這個數字面前,瞬間變成了這一偉大發現的註腳和背景板。
“不止是這樣。”
安德森繼續說道,他的聲音裏帶着一絲顫抖,那是看到真理時的激動,“我剛快速瀏覽了摘要。這不僅僅是實驗突破。
“林允寧甚至提供了一套完整的理論模型。
“他指出,正是因爲使用了釤(Sm)這種離子半徑更小的元素,配合4.5 GPa的高壓,強行將Fe-As四面體的鍵角壓到了完美的109.45度,最大化了自旋漲落!
“上帝啊......他是先算出來的,然後才做出來的!”
這句話像是一道驚雷,劈在了所有人的天靈蓋上。
先算,後做?
在凝聚態物理這個充滿了“鍊金術”色彩,靠運氣和試錯喫飯的領域,竟然有人能像設計建築圖紙一樣,設計出一個高溫超導體?
臺下,幾個來自麻省理工和斯坦福的大佬面面相覷,都看到了對方眼裏的震撼。
這不是運氣。
這是降維打擊。
那個在芝加哥搞黑洞的年輕人,隨手扔了一塊石頭,就砸穿了凝聚態物理的天花板。
大屏幕上,細野秀雄的PPT還停留在“Future Work(未來工作)”那一頁。
但現在看來,未來已經來了。
只是,不在他的手裏。
而是,由一個來自華夏的年輕人,親自定義了。
......
芝加哥,以太動力辦公室。
窗外的雨還在下,淅淅瀝瀝地打在玻璃上。
林允寧並沒有去關注大洋彼岸那場會議的喧囂,他甚至沒有看直播。
對他來說,55K的超導只是驗證了他對自旋漲落機制的理解,那是已經完成的拼圖。
此時,他正站在辦公室的那塊大黑板前,手裏捏着一支粉筆。
黑板上畫着兩條線。
一條是電阻隨溫度歸零的超導曲線。
另一條,是一個像山谷一樣的勢能圖。
"AE (Energy Gap) ......"
林允寧喃喃自語,目光在那兩條線上遊走。
超導的本質是什麼?
是在費米麪上打開了一個“能隙”。
電子配對後,想要拆散它們,就必須付出額外的能量跨過這個溝壑。
正是這個“溝”,保護了超導電流不受干擾,實現了零電阻。
“結構決定性質。”
林允寧的手指輕輕敲擊着黑板,“在超導裏,我們通過擠壓晶格結構(高壓),強行打開了這個能隙。”
那麼,如果把這個邏輯推廣到更基礎的層面呢?
他的目光從超導曲線移開,落在了黑板角落裏那行關於楊-米爾斯方程的算式上。
在粒子物理的標準模型裏,傳遞強核力的膠子(Gluon)理論上是無質量的。
但是,由誇克和膠子構成的質子和中子,卻非常重。
這意味着,在楊-米爾斯場的真空態和第一激發態之間,也存在一個巨大的溝壑??
質量間隙(Mass Gap)。
膠子在低能下被“禁閉”了,就像電子在超導態下被“配對”了一樣。
“超導的能隙,是因爲晶格結構對電子的約束。”
林允寧的眼神逐漸變得銳利,手中的粉筆在黑板上畫出了一個複雜的拓撲結構,“那麼,楊-米爾斯場的質量間隙,是不是因爲......時空結構本身對場的約束?”
如果時空不是平滑的。
如果時空像那個他在普林斯頓泥地上看到的“p進數幾何”一樣,是分形的、完備狀的(Perfectoid)。
那麼,這種特殊的幾何結構,會不會在低能態下對膠子場產生一種“擠壓”?
就像高壓擠壓Fe-As四面體一樣。
這種幾何上的擠壓,會不會就是質量的來源?
“不需要希格斯機制......這是幾何自帶的質量。’
林允寧感覺自己觸碰到了一扇巨大的門。
這扇門背後,藏着物質重量的終極祕密,也是千禧年七大數學難題中最硬的那塊骨頭。
他想起了那個在普林斯頓樹林裏,滿身泥點、眼神狂熱的德國大男孩。
彼得?舒爾茨。
當時他們共同構想了“完美狀空間”的雛形,用來解決因果律問題。
但現在看來,那把劍的鋒利程度,遠超他們的想象。
“既然已經有了劍,那就試試能不能斬開這道鎖。”
林允寧扔掉粉筆頭,拍了拍手上的灰,忽然興奮地笑了。
那是他參與構建的數學工具。
現在,他要親自用這個工具,去完成物理學和數學上最宏大的一次聯姻。