就像人们可以通过走出自己的舒适区来了解更多关于自己的信息一样，研究人员可以通过给系统带来一点点不稳定的震动来了解更多关于系统的信息——科学家称之为“失衡”——并观察它发生了什么恢复到更稳定的状态。

对于称为氧化钇钡铜氧化物 (YBCO) 的超导材料，实验表明，在某些条件下，用激光脉冲使其失去平衡可以使其超导（无损耗地传导电流）接近室温高于研究人员的预期。这可能是一件大事，因为科学家们已经研究了 30 多年的室温超导体。

但是，对这种不稳定状态的观察是否对高温超导体在现实世界中的工作方式有任何影响，电力线、磁悬浮列车、粒子加速器和医疗设备等应用要求它们保持稳定？

今天发表在《科学进展》上的一项研究表明，答案是肯定的。

能源部 SLAC 国家加速器实验室的科学家兼国际研究团队负责人 Jun-Sik Lee 说：“人们认为，尽管这类研究很有用，但对未来的应用前景不大。”出研究。

“但现在我们已经证明，这些不稳定状态的基本物理特性与稳定状态非常相似。因此，这开辟了巨大的机会，包括其他材料也可能被光推入瞬态超导状态的可能性。这是一个有趣的状态，我们无法以其他方式看到。”

正常人长什么样子？

YBCO 是一种氧化铜化合物或铜酸盐，它是 1986 年发现的一种材料家族的成员，可在远高于科学家想象的温度下以零电阻导电。

与 70 多年前发现的传统超导体一样，当冷却到某个转变温度以下时，YBCO 会从正常状态转变为超导状态。那时，电子配对并形成冷凝物——一种电子汤——可以毫不费力地导电。科学家们对这种情况如何在老式超导体中发生有一个可靠的理论，但对于它在 YBCO 等非常规超导体中的工作方式仍然没有达成共识。

解决这个问题的一种方法是研究 YBCO 的正常状态，这本身就很奇怪。正常状态包含许多复杂的、相互交织的物质相，每个相都有可能帮助或阻碍向超导性的转变，它们争夺主导地位，有时还会重叠。更重要的是，在其中一些阶段，电子似乎可以相互识别并共同行动，就好像它们在相互拖拽一样。

这是一个真正的纠结，研究人员希望更好地理解它将阐明这些材料如何以及为什么在远高于传统超导体预测的理论极限的温度下变得超导。

在它们发生的温暖温度下很难探索这些迷人的正常状态，因此科学家通常将他们的 YBCO 样品冷却到它们变得超导的程度，然后关闭超导以恢复正常状态。

切换通常通过将材料暴露于磁场来完成。这是一种受欢迎的方法，因为它使材料保持稳定的配置——你需要创建一个实用的设备。

Lee说，超导性也可以通过光脉冲关闭。从科学的角度来看，这会产生一种有点失衡的正常状态——失去平衡——有趣的事情可能会发生。但它不稳定的事实让科学家们不敢假设他们在那里学到的任何东西也可以应用于稳定的材料，比如实际应用所需的材料。

保持不变的波浪

在这项研究中，Lee 和他的合作者比较了这两种切换方法——磁场和光脉冲——通过关注它们如何影响超导材料中出现的一种称为电荷密度波或 CDW 的特殊物质相。CDW 是电子密度较高和较低的波状模式，但与海浪不同，它们不会四处移动。

2012 年发现了二维 CDW，2015 年 Lee 和他的合作者发现了一种新的 3D 类型的 CDW。这两种类型都与高温超导密切相关，它们可以作为超导开启或关闭的过渡点的标志。

为了比较当 YBCO 的超导性被光与磁关闭时 CDW 在 YBCO 中的样子，研究小组在三个 X 射线光源上进行了实验。

首先，他们在 SLAC 的斯坦福同步辐射光源 (SSRL) 测量了未受干扰材料的特性，包括其电荷密度波。

然后将材料样品暴露在日本 SACLA 同步加速器设施的高磁场和韩国浦项加速器实验室的 X 射线自由电子激光器 (PAL-XFEL) 的激光下，以便它们的 CDW 变化可以测量。

“这些实验表明，将样品暴露在磁力或光下会产生类似的 CDW 3D 模式，”SLAC 工作人员科学家和研究合著者 Sanghoon Song 说。他说，尽管这种情况发生的方式和原因仍不清楚，但结果表明，两种方法诱导的状态具有相同的基本物理特性。他们认为，激光可能是一种创造和探索瞬态的好方法，这种瞬态可以在实际应用中得到稳定——可能包括室温超导性。