本質分析-石墨烯超導重大發現

2022-03-14 20:38:51
超導,是將金屬冷卻到極低溫時,電阻突然消失,成為有特殊導電能的超導體的現象。同時,超導體排出磁場,可以與其他磁體形成磁懸浮。

制備常溫超導材料,有非常強的實用,科學界正在進行深入研究。但超導產生的理論還不完備。

一、超導的發展

1911年,荷蘭萊頓大學的卡茂林·昂內斯意外地發現,將汞冷卻到-268.98℃時,汞的電阻突然消失;后來他又發現許多金屬和合金都具有與汞相似的低溫下失去電阻的特,由于它的特殊導電能,稱之為超導態。卡茂林由于他的這一發現獲得了1913年諾貝爾獎。

處于超導狀態的導體稱之為"超導體"。超導體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失,被稱作零電阻效應。

1933年,荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發現了超導體的另一個極為重要的質,當金屬處在超導狀態時,這一超導體內的磁感應強度為零,卻把原來存在于體內的磁場排擠出去,磁力線似乎一下子被排斥到超導體之外去了,將這種現象稱之為“邁斯納效應”。

有這樣一個實驗:在一個錫盤中,放入一個體積很小但磁很強的永久磁體,然后把溫度降低,使錫盤出現超導,這時可以看到,小磁鐵竟然離開錫盤表面,慢慢地飄起,懸浮不動,實現了磁懸浮。

為了使超導材料有實用,人們開始了探索高溫超導的歷程,從1986年-1987年的短短一年多的時間里,臨界超導溫度提高了100K,大約1993年,鉈-汞-銅-鋇-鈣-氧系列材料又把臨界超導溫度的記錄提高到138K。

2018年3月5日,中國曹原在《自然》連刊兩文報道石墨烯超導重大發現。當兩層行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度,就會產生神奇的超導效應。這一發現轟動國際學界,直接開辟了凝聚態物理的一塊新領域。

為闡明超導體的機理,科學家提出了多種理論,其中比較重要的理論有BCS理論。

BCS理論把超導現象看作一種宏觀量子效應。認為金屬中自旋和動量相反的電子可以配對形成所謂“庫珀對”,庫珀對在晶格當中可以無損耗的運動,形成超導電流。

巴丁、庫珀和施里弗因為提出超導電的BCS理論而獲得1972年的諾貝爾物理學獎。不過,BCS理論還無法成功地解釋所謂第二類超導,或較高溫超導的現象。

二、“旋理論”對物質粒子的認識。

現代物理學和量子理論告訴我們,基本粒子的特征:一是強烈旋轉,二是有巨大能量,三是能量態,沒有固定的結構。為方便,我們叫“旋子”。(相關的證明理論,我在以前的文章:宇宙的誕生和歸宿、尋找暗物質、對物質的認知中詳細講解了,本篇不贅述,在文后概述一下,供參考。)

科學家們在大型強子對撞機中通過碰撞原子核,已經證明夸克(構成質子、中子的基礎物質,物理理論認為不可再分)是流體液滴狀,沒有固定的結構。

道法自然,最自然的狀態是觀察到的流體液滴狀,是球狀。一個這樣狀態的“旋子”小球就產生了,“旋子”小球也可以理解成許多旋環堆在一起呈球狀。

一種粒子構成了紛繁復雜的宇宙,這種小“旋子”宇宙中心生產了無數個。

就這么一種,一個個的小“旋子”,拼裝出了整個宇宙。

基礎為能、旋轉為本、大道至簡、道法自然,這是“旋理論”的精髓。

按自然的排布方式,“旋子”小球有三種結合方式:

1、一個“旋子”小球翻個身,旋轉相反,相遇,結果是碰撞湮滅。產生能量。

2、一個個旋轉方向一致的“旋子”小球排成隊,手挽手,面上一個個排列,前后互相連接,這樣的組合,使“旋子”成為了一個整體,是暗物質。暗物質結構約束了整個宇宙。

3、一個“旋子”小球躺著,和兩個小球套合一起,組合成三角體,三角體也是自然中最穩定的立體結構,外形是不完全規則的球形,三角體可以再堆疊組合,成為物質。

三、電子的產生

三角體是最穩定的立體結構,粒子物理標準模型中的夸克模型也是三角體結構。

物質由原子構成,而原子由質子、中子、電子構成,構成質子和中子的是夸克,也就是“旋子”,原子中的“旋子”夸克是三角體。

“旋子”夸克,是一種高速旋轉的能量態,也可以看成是一個個旋轉的環,組合在一起。

這個組合是構成質子的夸克形狀。

麥克斯韋將電、磁統一了起來,從至簡的角度看,旋轉是“旋子”本身自帶的屬,旋的環因為強烈旋轉,具有磁力線和電導線的作用,電和磁都是旋環的表現。

這個質子的夸克組合結構,一是非常穩定。二是旋轉時切割磁(磁力線)。

用電磁學理論,“左手定則、右手定則、安培定則”,可以判斷磁場和電流都是可以產生的。

用至簡的“旋理論”。從直觀上看,旋子是不停旋轉的一堆旋環組成的。這個組合結構,旋子互相套合在一起,夸克禁閉,是穩定的,撞不開的。“旋子”體互相切割,互相切割的結果是,一個個的片斷旋被切出來,切的同時折彎拉伸,形成了波狀,有振動頻率。帶出去,到了外圍,形成小旋環,在外圈上聚集,成為一個個很小的電旋子,也就是電子。

因為切割的旋環疏密有別,能非常直觀地知道,電子是一個個大小不一的小旋環堆在一起,組合成的,沒有固定結構,電子沒有固定結構是科學常識。

電子是夸克旋子組合成質子時生成的副產品。

電子在適合自己振動頻率的外旋環上聚集,找到自己適當的位置和層次,不同層次的電子具有不同的振動頻率。

總結一下:暗物質、物質、電子都是由“旋子”體組成,是一體的,只因存在狀態不同,產生了不同的質。基礎為能,旋轉為本是“旋子”粒子的基本屬。“旋子”從高能態可以向下轉換,“旋子”切割產生電子,電子“小旋環”被切割出時具有了一定的頻率。

電子在原子中的結構圖:

電子在原子中的位置與電子大小、頻率相關,與旋環相適應,越靠原子核,電子越小,頻率越高。

電子像齒輪一樣互相咬合,形成穩定的狀態。電子的振動頻率從光中可以找到(在光的本質一文中進行了詳細講解)。

四、超導現象和磁懸浮的發生

低溫使外旋環和電子環同時收縮,在電子這個空間內,因為電子是圓,電子環的周長較長,收縮的尺度相對質子的旋環大一些。到一定的臨界值,電子將變小到不再與相互咬合。

好像汽車掛了空擋,沒有了阻力。電子流動時沒有了阻礙,產生了超導現象。

同時,在“旋理論”中,所有的外旋環就是磁力線,電子就是互相切割旋環產生的。沒有了電子的咬合后,磁力線同時也可以自由地排出,在外界表現上產生了磁,可以與其他磁體產生排斥或吸引作用。這個磁與發電機及磁鐵的磁是一樣的。如遇到排斥的磁力,能產生磁懸浮。

這樣講出來的道理,小學生都能理解,也許自然就這么簡單,大道至簡,因為上帝不會列方程。

五、較高溫度的超導現象出現的原理

低溫超導自首次發現以來已經有百年歷史,但是,目前生活中還未對超導實際運用,瓶頸就在于超低溫。超導體需要用液氦或液氮冷卻才能使用。

較高溫超導材料相繼問世,超導臨界溫度也不斷提高。

科學家制造出了臨界溫度約-183.15 攝氏度的超導材料釔鋇銅氧超導體,第一次突破了液氮溫度(-196.15 攝氏度)。

但目前對較高溫超導的機理并不了解。

“旋理論”對較高溫度的超導原理的理解。

1、高壓等同于超低溫。雖然超導體的臨界氣溫不斷提高,但其所處環境的壓力卻在上升。2018年,在-23℃的溫度下實現了氫化鑭(LaH10)的超導,這一環境所處的氣壓是170千帕(kPA),這一壓力約相當于17噸重物作用在1方米地面所產生的壓力。

高壓的作用,使電子環和質子旋環的收縮等同于低溫收縮,產生了一樣的效果。

2、電子借道的效用。這個質有實際意義,也是將來超導能有所突破和應用的理論基礎。

如上圖可以看出,電子在質子的內環上分布時頻率高,相對小;在外環上頻率低,相對大。大質量的原子都是由氫這個基礎原子,通過堆疊,電子在外圍重新排布形成的。因此對于不同的原子,元素越小,電子越大。而大的元素,其最外層電子大,但內層電子越來越小。

較高溫超導化合物的作用原理,就是元素的外層電子和小元素電子化合反應共用,然后利用大元素的內層電子(相對小)來傳輸,用小元素的旋環通道(相對大)進行傳輸。用這個機理實現了較高溫的超導。

中國曹原的兩層行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度,就會產生神奇的超導效應,應用的就應該是兩層行石墨烯通過微小角度調節,打開了柵欄門,使這一層的碳元素內層電子通過另一外層旋環通道,借道進行傳輸實現的超導效果。

最小的元素是氫和鋰,最好用的還是氫元素。重金屬元素越大越好,中間呈梯次的拼入化合物。關鍵因素是元素能不能互相結合或通過中間體結合,結合的規律是考慮合理保留最大元素的內電子,將其他層次的電子化合使用,實際上是其他電子不表現,特別是最小元素的電子。然后用最大元素的內層剩余電子進行借道傳輸,實現較高溫乃至常溫超導。

按元素外層電子分布來計算,進行元素配比不復雜,但實際實驗操作,完成相互化合卻很有挑戰

人類的終極夢想——實現室溫常壓超導,制作超導電機、超導電纜、超導儲能器、粒子加速器和受控熱核反應的超大型強磁體、常規磁懸浮列車等,還需要堅持不懈的努力。

你可以不信我的理論,但不要抹殺這個規律,可以用這個規律指導實踐,實現較高溫度甚至常溫超導,造福人類。

一:大道至簡、道法自然的“旋理論”

物理規律不是創造的,是需要我們在自然中進行尋找。

老子說:道生一,一生二,二生三,三生萬物。世間所有事物都要遵循于道,天地萬物在道的作用下生生不息。

道法自然,宇宙用最簡單的方式構成了無比繁復的世界。

基礎為能,世界的本質是能量的。“真空不空”,時空中充滿著宇宙空間的能量(時空結構),“能”是世界的本源。

旋轉為本,宇宙本身和萬物都在旋轉,旋轉的“旋子”組合的不同方式,將“能”組合成了暗能量、暗物質和物質。

大道至簡,上帝不會列方程。“旋子”組合的形態多樣決定了世界的紛繁復雜,但其運行本質很簡單,遵從“一”。

宇宙是旋轉和循環的,旋轉和循環是永恒的主題。

基礎為能和旋轉為本,是所有物質生成的前提,同時也使所有物質存在了關聯。宇宙時空與世界萬物是一體的,是互相聯系的。

二:“旋子”特征的證明理論

1、物質由“能”構成,基礎為能

一是愛因斯坦質能方程及核反應實踐,質量會轉化為能量釋放出來,釋放的能量相當于質量乘以光速的方,將物質和能量聯系起來。二是真空零點能。在量子力學中,真空并不是空無的虛空,充滿著自發的量子漲落,不斷有虛粒子對創生和湮滅,里面蘊藏的能量就是真空零點能。真空中兩塊靠得很的金屬板存在一種微小的壓力——卡西米爾力,產生卡西米爾效應,無數次試驗已經精確驗證了這個效應。三是“狄拉克”之海理論。狄拉克認為真空中填滿了負能量級的粒子,構成了真空中虛粒子的海洋。四是能量守恒定律。能量轉化以及熱脹冷縮等現象,生活中司空見慣。五是真空冷焊現象。兩塊金屬放進高度真空中,將它們貼合緊密,就可以自動粘在一起,變成一塊。六是構成物質的基礎——夸克,是沒有明確結構的,也不能單獨存在。七是據科學家估算,位于質子中心的壓力是中子星的十倍,而一小勺中子星的質量等于珠穆朗瑪峰的重量。這么大的壓力,當然粒子就有這么大的能量。八是中微子可以穿透星球。每秒鐘有接1萬億個這種粒子穿過我們每個人的身體,我們卻根本無法察覺感知到。物質是可以穿透的,其根本應是“能”。九是海森堡提出的著名的不確定原理,沒有辦法同時測量到粒子的位置和動量,這是能量態的表現。

2、旋轉是粒子的基本屬,旋轉為本

粒子自旋,是其內稟屬,這是科學證明的,自旋和運動是永恒的法則。同時,旋轉也是宏觀物質的常規表現。

3、時空結構“能”可以改變

時空結構的彎曲,這是廣義相對論的基礎,大質量物質引起時空彎曲,光通過星系中心時也彎曲。說明時空彎曲是實際存在的,是可以實現的。

時空如果強烈彎曲,就需要巨大的能量,什么能實現,黑洞。

黑洞理論已經成熟,并發布了黑洞的照片。

科學家觀察到的類星體黑洞,在核心黑洞巨大的引力作用下,周圍的物質在黑洞附形成一個高速旋轉的巨大吸盤,伴隨著巨大的能量輻射,形成噴流,沿著磁軸的方向向兩端噴射。類星體及星盤,這個活動的星系核,功率可達整個銀河系的幾萬倍。

如果將時空結構彎曲成夸克這么小,就將相對論與量子力學統一起來了。

宇宙中心是超級大黑洞(也可以理解為愛因斯坦預言的白洞),中心的旋轉和熾熱,等同于大爆炸,在宇宙中心黑洞的強烈旋轉下,黑洞臨界面上的時空結構(“能”),一部分被卷成絲,一部分絲被旋成環,一部分環又繞成球,卷曲成“旋子”(夸克),就產生了宇宙的基本粒子。

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