为何超导总是很“冷酷”——大多数超导材料都必须在极低的温度下才能表现出超导特性。为了寻找涉及低温超导理论的计算方法，科学家们已经进行了多年的研究。但到目前为止，尚无人能完美解释这个问题。sciencedaily.com网站2月20日报道，奥地利维也纳技术大学（Vienna University of Technology，下文简称VUT）的科学家们在《物理评论B辑》杂志发布了一种新方法，有助于更好地理解超导。VUT固体物理研究所教授Karsten Held说：“虽然事实告诉我们，超导只能在极低的温度下产生。但考虑到参与超导的电子释放出的巨大能量，你会认为超导现象或许能在更高的温度下出现。”
为了解释这个谜题，Held团队开始寻找一种更好的理论描述超导的方法，以便使人们对高温超导性有了更深入的了解。把超导材料中的电子想象成斯诺克桌上沿不同轨迹运动的台球是不可能理解超导现象的。能解释超导的唯一方法是应用量子物理定律。Held解释说:“新的问题是，许多电子同时参与了超导现象，这使得计算变得极其复杂。”超导材料中的单个电子并非相互独立的个体，它们相互之间彼此依存。有人曾认为，即使使用世界上最强大的计算机，也不可能对超导进行精确计算。Held说：“万幸的是，有各种各样的近似方法可以帮助我们简化电子之间的复杂量子关联。其中，“动态平均场理论”对于计算电子之间的复杂量子相关性非常理想。”
Held等在现有理论的基础上，提出了一种新的“费曼图”计算方法。费曼图是由诺贝尔奖得主Richard Feynman设计的一种描述粒子间相互作用的方法。粒子间的所有相互作用，包括粒子碰撞、发射或吸收，都可以用费曼图来表示。利用费曼图，可以得到非常精确的计算结果。虽然费曼图主要用于研究真空中的单个粒子，但它也可以用来描述固体中粒子之间的复杂相互作用。Held说：“在Toschi教授和我开发的新方法中，我们不再仅仅使用费曼图来描述相互作用，而是使用一个复杂的、与时间相关的“顶点”作为组件。这个顶点本身由无数个费曼图组成，但通过一个巧妙的设定，它可以用于超级计算机的计算了。”
超导材料对科学研究有重大价值。
Held等的工作为动态平均场理论创建了一种扩展形式，可以更好地近似计算粒子间复杂的量子相互作用。Held等认为，就物理学而言，他们发现的顶点-时间依赖性意味着超导只有在低温下才有可能出现。结合目前Barisic教授团队的研究成果，这种新方法或将对超导的理论研究和应用作出重大贡献。
编译：雷鑫宇
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