超导的核心原理是电子形成成对。但它们也能浓缩成四人体吗?最近的发现表明，他们可以做到这一点。KTH皇家理工学院的一名物理学家今天发表了这种四倍效应的第一个实验证据，以及这种物质状态发生的机制。
Egor Babaev教授和他的合作者在今天的《自然物理学》杂志上报告了费米子四倍于铁基材料Ba1−xKxFe2As2的一系列实验测量的证据。这一结果是在Babaev首次预测这种现象近20年后得出的，也是在他发表一篇预测这种现象可能发生在这种材料上的论文8年后得出的。
电子的配对使量子态超导成为可能，这是一种零电阻的导电状态，用于核磁共振扫描仪和量子计算。它发生在材料内部，是由于两个电子成键而不是像在真空中那样相互排斥的结果。这种现象是由利昂·库珀、约翰·巴丁和约翰·施里弗在一个理论中首次描述的，他们的研究成果在1972年获得了诺贝尔奖。
所谓的库珀对基本上就是“异性相吸”。通常情况下，两个带负电荷的亚原子粒子会强烈排斥对方。但在晶体的低温下，它们会松散地成对结合，形成坚固的长程排列。电子对的电流不再从缺陷和障碍处散射，导体会失去所有电阻，成为一种新的物质状态:超导体。
直到最近几年，四费米子缩合物的理论思想才被广泛接受。
为了使费米子的四倍态发生，必须有某种东西能阻止对的凝结，阻止它们无阻力地流动，同时允许四电子复合材料的凝结，Babaev说。
巴登-库珀-施里弗理论不允许这种行为，所以当巴巴耶夫在Technische Universtät Dresden的实验合作者瓦迪姆·格里年科(Vadim Grinenko)在2018年发现费米子四倍凝聚物的第一个迹象时，它挑战了多年来普遍存在的科学共识。
随后，为了验证这一发现，他们在多个机构的实验室进行了三年的实验和调查。
Babaev说，观测的关键是费米四重凝聚会自发地打破时间反转对称性。在物理学中，时间反转对称是一种数学运算，在公式或方程中用时间的负来代替时间的表达式，从而描述一个事件，在这个事件中，时间倒着运行或所有的运动都是反向的。
如果把时间的方向颠倒，物理的基本定律仍然成立。这也适用于典型的超导体:如果时间箭头倒过来，典型的超导体仍然是超导状态。
“然而，在我们报道的四费米子凝聚体的情况下，时间逆转使它处于不同的状态，”他说。
他说:“这可能需要多年的研究才能完全了解这个状态。”“这些实验打开了许多新问题，揭示了它对热梯度、磁场和超声波的反应所具有的其他一些不寻常的特性，这些特性仍有待更好地理解。”
来自德国德累斯顿工业大学固体与材料物理研究所;德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所;Stockhom大学;德国伍珀塔尔的Bergische Universtät;德累斯顿强磁场实验室(HLD-EMFL);维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ct。qmat、德国;Helmholtz-Zentrum、德国;日本国家先进工业科学技术研究所(AIST);丹尼斯泊松学院，法国。
