中國數學會年會落下帷幕,徐辰從濱州回到北大,生活重新迴歸了平靜的科研節奏。
在去濱州之前,徐辰已經盤算過後續的規劃,物理學那篇二作的PRL雖然不錯,但要想拿到係統的完美評價,還得再刷一篇獨立一作的一區頂刊才穩妥。
所以,接下去就是再戰物理學。
其實自從上次幫張樂陽搞定了那個非互易輸運的計算後,張樂陽這位博後師兄就經常發微信過來,內容從「徐神今天吃了嗎」到「徐神這個超導轉變溫度的異常你怎麼看」,字裡行間都透著一股「求大腿帶飛」的渴望。
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但那時候徐辰正忙著生物論文和數學會年會的事情,實在分身乏術,隻能一推再推。
「現在正好有空,去看看張樂陽他們組在搞什麼課題。」
徐辰收起手機,背上書包,徑直往物理學院走去。
……
物理學院,凝聚態物理實驗室。
徐辰推門進去的時候,張樂陽正在做實驗。
「徐神!你終於出關了!」
一看到徐辰,張樂陽的眼睛瞬間亮了起來,那親切勁兒,彷彿見到了失散多年的親人。自從上次徐辰用神一般的數學推導,硬生生把一篇原本隻能發三四區的水文抬進了PRL(物理評論快報),張樂陽對這位小學弟可謂是佩服得五體投地。
「張師兄,別來無恙啊。」徐辰笑著寒暄了兩句,隨即直奔主題,「最近課題進展怎麼樣?我能幫上什麼忙嗎?」
「別提了,正撞牆呢。」
張樂陽把徐辰拉到實驗台前,指著那台正在嗡嗡作響的PPMS(物理效能測量係統),一臉苦大仇深。
「還是接著上次那個Mn₃Sn(錳錫合金)的專案。上次多虧了你,我們解釋了『非互易輸運』現象,也就是證明瞭該材料破壞了空間反演對稱性。」
「李老師說,既然晶體結構的對稱性已經被破壞,那按照輸運理論,除了縱向電阻出問題,橫向的霍爾電阻理論上也應該有戲。」
「這是一個非常自然的邏輯推演:如果電流在縱向流動時受到了不對稱的散射,那麼在橫向,它很可能也會產生額外的偏轉電壓。」
張樂陽順手畫了個示意圖補充道:「這就好比水流在河道裡流,如果河床是歪的,水流就會不由自主地往一側岸邊擠,導致兩岸水位出現落差。在電子輸運裡,這種垂直於電流方向積累起來的電勢差,就是霍爾電壓。」
徐辰點了點頭,這是非常嚴謹的物理直覺。
「所以你們測到了?」
「測是測到了,但問題就出在這兒。」
張樂陽調出一組資料,指著螢幕上那條陡峭的上升曲線,語氣裡滿是無奈:
「我們原本的預期,是能測到一個微弱的訊號。畢竟Mn₃Sn是反鐵磁體,宏觀淨磁矩幾乎為零。按照經典理論,冇有磁矩驅動,電子就算跑偏,也偏不到哪去。」
「結果呢?你看這資料!」
張樂陽指著那個數值,聲音都拔高了八度:
「零磁場下,反常霍爾電導率高達 20Ω⁻¹cm⁻¹!這訊號強度,簡直跟鐵磁性金屬鐵、鈷這類有得一拚!」
「這太離譜了!就好比你告訴我,一隻螞蟻把大象撞飛了!這在物理上根本解釋不通!」
徐辰看著那個驚人的數值,若有所思:「所以,你們現在的結論是?」
「還能是什麼?奧卡姆剃刀原則唄——最簡單的解釋往往是正確的。」
張樂陽攤了攤手,一臉生無可戀:
「大家都覺得,肯定是樣品做臟了。懷疑我們在燒爐子的時候,不小心混進了肉眼不可見的微量鐵粉或者鈷粉。畢竟隻要混進去一點點強磁性雜質,就能產生這種『假』的巨型訊號。」
「我現在正準備把樣品送去做質譜分析,看看是不是真的混進了雜質。要是真混進去了,那我這半個月的爐子算是白燒了,還得挨頓罵。」
「萬一呢?」
徐辰突然開口,打斷了張樂陽的抱怨。
「萬一不是雜質呢?萬一這個巨大的訊號,真的是材料本身發出來的呢?」
張樂陽愣了一下,隨即苦笑道:「徐神,你還真樂觀。這種『萬一』,就像是當年貝克勒爾發現放射性一樣。」
「當年貝克勒爾把鈾鹽放在抽屜裡,一開始大家都以為那是螢光物質吸收了太陽光。誰能想到那是原子核內部的衰變呢?那是改變物理學史的運氣。」
「但那是貝克勒爾啊!我們可不敢賭這種運氣。」
他看到徐辰還在期待著自己說下去,深吸了一口氣,繼續說道:
「如果真的運氣夠好,這不是雜質,然後我們又能證明反鐵磁體在冇有淨磁矩的情況下,依然能產生如此巨大的內稟霍爾效應……」
「那這就不是發一篇PRL那麼簡單了。」
「雖然現在不知道是什麼原因,但是估計一篇《Nature》或者《Science》的子刊是逃不掉的了。」
說到這裡,張樂陽眼中的光芒又迅速黯淡下來,搖了搖頭:
「隻可惜,這種概率太小了。連李院士都覺得大概率是雜質。畢竟,推翻教科書這種事,哪有那麼容易。」
徐辰聽完,微微點頭。
「這些原始資料要不你先看看,幫我把把關。」
徐辰笑著接過資料:「行,我先摸摸底。」
……
徐辰找了個空位坐下,開啟資料檔案。
確實如張樂陽所說,訊號強得離譜,而且非常乾淨。
徐辰盯著那條漂亮的遲滯回線,眉頭微皺。
直覺告訴他,這不像是雜質引起的。雜質的訊號通常是雜亂的、不穩定的,而這個訊號……太完美了,彷彿是材料某種內稟屬性的體現。
「如果M為零,那這一項是從哪來的?」
徐辰在草稿紙上寫下了霍爾電導的公式,陷入了沉思。
但他畢竟不是神,麵對這種顛覆經典理論的現象,一時半會兒也冇什麼頭緒。
……
另一邊,張樂陽在等待化學分析結果的空檔,又切回了另一個介麵。
這是一個跟軍工單位合作的橫向小課題——「高效能防彈陶瓷的研發」。
他之所以冇跟徐辰提這個,是因為這屬於典型的「工程應用難題」,對數學要求不高,更多的是靠窮舉各種配方試錯。
螢幕上是一張陶瓷斷麵的SEM(掃描電鏡)微觀結構圖。照片裡,裂紋像閃電一樣貫穿了整個視野,斷口平整光滑,看起來觸目驚心。
「又是脆性斷裂……」
張樂陽苦著臉,抓了抓頭髮。
「這根本就是個悖論嘛!軍方要求既要硬度高能擋子彈,又要韌性好不能一打就碎。但這在材料學裡就是『強度-韌性倒置關係』。硬度上去了,韌性肯定下來。我們試了幾十種配方,加了各種增韌劑,結果還是這德行,一上靶場就碎成渣。」
這時候,徐辰點的外賣到了。
他起身去門口拿了外賣,回來時順便路過張樂陽身後,掃了一眼螢幕。
「這是什麼?」徐辰看到似乎和目前課題冇什麼關係,問了一句。
「防彈陶瓷材料,這是另一個小課題。」
「看起來似乎斷裂了?」徐辰一眼就認出了那種典型的解理斷裂特徵。
「是啊,硬度高但太脆,老毛病了。」張樂陽無奈地說,「本來以為是個練手的小專案,結果卡在這兒了。不過這玩意主要是工程問題,我自己再研究研究。」
徐辰點了點頭。這種純工藝的問題,確實冇什麼數學發揮的空間。
「行吧,你先忙你的,我先吃點東西,腦子有點缺氧。」