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第225章 再战物理学

    中国数学会年会落下帷幕,徐辰从滨州回到北大,生活重新回归了平静的科研节奏。

    在去滨州之前,徐辰已经盘算过后续的规划,物理学那篇二作的PRL虽然不错,但要想拿到系统的完美评价,还得再刷一篇独立一作的一区顶刊才稳妥。

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    所以,接下去就是再战物理学。

    其实自从上次帮张乐阳搞定了那个非互易输运的计算后,张乐阳这位博后师兄就经常发微信过来,内容从「徐神今天吃了吗」到「徐神这个超导转变温度的异常你怎麽看」,字里行间都透着一股「求大腿带飞」的渴望。

    但那时候徐辰正忙着生物论文和数学会年会的事情,实在分身乏术,只能一推再推。

    「现在正好有空,去看看张乐阳他们组在搞什麽课题。」

    徐辰收起手机,背上书包,径直往物理学院走去。

    ……

    物理学院,凝聚态物理实验室。

    徐辰推门进去的时候,张乐阳正在做实验。

    「徐神!你终于出关了!」

    一看到徐辰,张乐阳的眼睛瞬间亮了起来,那亲切劲儿,仿佛见到了失散多年的亲人。自从上次徐辰用神一般的数学推导,硬生生把一篇原本只能发三四区的水文抬进了PRL(物理评论快报),张乐阳对这位小学弟可谓是佩服得五体投地。

    「张师兄,别来无恙啊。」徐辰笑着寒暄了两句,随即直奔主题,「最近课题进展怎麽样?我能帮上什麽忙吗?」

    「别提了,正撞墙呢。」

    张乐阳把徐辰拉到实验台前,指着那台正在嗡嗡作响的PPMS(物理性能测量系统),一脸苦大仇深。

    「还是接着上次那个Mn?Sn(锰锡合金)的项目。上次多亏了你,我们解释了『非互易输运』现象,也就是证明了该材料破坏了空间反演对称性。」

    「李老师说,既然晶体结构的对称性已经被破坏,那按照输运理论,除了纵向电阻出问题,横向的霍尔电阻理论上也应该有戏。」

    「这是一个非常自然的逻辑推演:如果电流在纵向流动时受到了不对称的散射,那麽在横向,它很可能也会产生额外的偏转电压。」

    张乐阳顺手画了个示意图补充道:「这就好比水流在河道里流,如果河床是歪的,水流就会不由自主地往一侧岸边挤,导致两岸水位出现落差。在电子输运里,这种垂直于电流方向积累起来的电势差,就是霍尔电压。」

    徐辰点了点头,这是非常严谨的物理直觉。

    「所以你们测到了?」

    「测是测到了,但问题就出在这儿。」

    张乐阳调出一组数据,指着屏幕上那条陡峭的上升曲线,语气里满是无奈:

    「我们原本的预期,是能测到一个微弱的信号。毕竟Mn?Sn是反铁磁体,宏观净磁矩几乎为零。按照经典理论,没有磁矩驱动,电子就算跑偏,也偏不到哪去。」

    「结果呢?你看这数据!」

    张乐阳指着那个数值,声音都拔高了八度:

    「零磁场下,反常霍尔电导率高达20Ω?1cm?1!这信号强度,简直跟铁磁性金属铁丶钴这类有得一拼!」

    「这太离谱了!就好比你告诉我,一只蚂蚁把大象撞飞了!这在物理上根本解释不通!」

    徐辰看着那个惊人的数值,若有所思:「所以,你们现在的结论是?」

    「还能是什麽?奥卡姆剃刀原则呗——最简单的解释往往是正确的。」

    张乐阳摊了摊手,一脸生无可恋:

    「大家都觉得,肯定是样品做脏了。怀疑我们在烧炉子的时候,不小心混进了肉眼不可见的微量铁粉或者钴粉。毕竟只要混进去一点点强磁性杂质,就能产生这种『假』的巨型信号。」

    「我现在正准备把样品送去做质谱分析,看看是不是真的混进了杂质。要是真混进去了,那我这半个月的炉子算是白烧了,还得挨顿骂。」

    「万一呢?」

    徐辰突然开口,打断了张乐阳的抱怨。

    「万一不是杂质呢?万一这个巨大的信号,真的是材料本身发出来的呢?」

    张乐阳愣了一下,随即苦笑道:「徐神,你还真乐观。这种『万一』,就像是当年贝克勒尔发现放射性一样。」

    「当年贝克勒尔把铀盐放在抽屉里,一开始大家都以为那是萤光物质吸收了太阳光。谁能想到那是原子核内部的衰变呢?那是改变物理学史的运气。」

    「但那是贝克勒尔啊!我们可不敢赌这种运气。」

    他看到徐辰还在期待着自己说下去,深吸了一口气,继续说道:

    「如果真的运气够好,这不是杂质,然后我们又能证明反铁磁体在没有净磁矩的情况下,依然能产生如此巨大的内禀霍尔效应……」

    「那这就不是发一篇PRL那麽简单了。」

    「虽然现在不知道是什麽原因,但是估计一篇《Nature》或者《Science》的子刊是逃不掉的了。」

    说到这里,张乐阳眼中的光芒又迅速黯淡下来,摇了摇头:

    「只可惜,这种概率太小了。连李院士都觉得大概率是杂质。毕竟,推翻教科书这种事,哪有那麽容易。」

    徐辰听完,微微点头。

    「这些原始数据要不你先看看,帮我把把关。」

    徐辰笑着接过数据:「行,我先摸摸底。」

    ……

    徐辰找了个空位坐下,打开数据文件。

    确实如张乐阳所说,信号强得离谱,而且非常乾净。

    徐辰盯着那条漂亮的迟滞回线,眉头微皱。

    直觉告诉他,这不像是杂质引起的。杂质的信号通常是杂乱的丶不稳定的,而这个信号……太完美了,仿佛是材料某种内禀属性的体现。

    「如果M为零,那这一项是从哪来的?」

    徐辰在草稿纸上写下了霍尔电导的公式,陷入了沉思。

    但他毕竟不是神,面对这种颠覆经典理论的现象,一时半会儿也没什麽头绪。

    ……

    另一边,张乐阳在等待化学分析结果的空档,又切回了另一个界面。

    这是一个跟军工单位合作的横向小课题——「高性能防弹陶瓷的研发」。

    他之所以没跟徐辰提这个,是因为这属于典型的「工程应用难题」,对数学要求不高,更多的是靠穷举各种配方试错。

    屏幕上是一张陶瓷断面的SEM(扫描电镜)微观结构图。照片里,裂纹像闪电一样贯穿了整个视野,断口平整光滑,看起来触目惊心。

    「又是脆性断裂……」

    张乐阳苦着脸,抓了抓头发。

    「这根本就是个悖论嘛!军方要求既要硬度高能挡子弹,又要韧性好不能一打就碎。但这在材料学里就是『强度-韧性倒置关系』。硬度上去了,韧性肯定下来。我们试了几十种配方,加了各种增韧剂,结果还是这德行,一上靶场就碎成渣。」

    这时候,徐辰点的外卖到了。

    他起身去门口拿了外卖,回来时顺便路过张乐阳身后,扫了一眼屏幕。

    「这是什麽?」徐辰看到似乎和目前课题没什麽关系,问了一句。

    「防弹陶瓷材料,这是另一个小课题。」

    「看起来似乎断裂了?」徐辰一眼就认出了那种典型的解理断裂特徵。

    「是啊,硬度高但太脆,老毛病了。」张乐阳无奈地说,「本来以为是个练手的小项目,结果卡在这儿了。不过这玩意主要是工程问题,我自己再研究研究。」

    徐辰点了点头。这种纯工艺的问题,确实没什麽数学发挥的空间。

    「行吧,你先忙你的,我先吃点东西,脑子有点缺氧。」