第498章 解釋魔角石墨烯?!超越時代的實驗設計!


  依然是之前的那個古典圖書館場景。

  宏偉高大的木質書架環繞四周,正前方是一扇占據了整面牆壁的巨大落地窗。

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  落地窗前擺放著那張熟悉的寬大書桌,書桌上已經整整齊齊地碼放好了各種各樣本次修煉能夠用到的學習資料。

  從這些資料的分量來看,足以看出這次的問題非常不簡單。

  至於書桌最中央的位置,自然靜靜地放著那張寫著本次修煉目標的紙。

  窗外,連綿不絕的小雨依舊在下著。

  雨水打在玻璃和外面的樹葉上,發出「沙沙」的白噪音。

  這聲音不僅不讓人覺吵鬧,反而能帶給人一種由內而外的極致寧靜。

  透過雨幕,還能看到遠處如黛的青山和如煙的碧草,宛如一幅流動的絕美水墨畫。

  因為早就不是第一次進來了,林葉對這裡的一切都顯輕車熟路。

  大概是知道自己接下來要面對的肯定又是一個能讓人掉頭髮的超級難題,林葉一時間倒也沒有急著坐上去看那張紙,而是先伸了個懶腰,長長地舒了一口氣,走到落地窗前,安靜地欣賞了一會兒窗外的景色。

  感受著那微涼的視覺反饋和逼真的白噪音,林葉忍不住在心中感慨。  儘管明知道眼前的景色全都是系統生成的虛擬畫面,但也確實能帶給人完全不一樣的沉浸式感受,也難怪現實中會有那麼多人對虛擬實境技術充滿期待了。

  欣賞了片刻,將自己的心境徹底撫平之後,林葉便不再多說,拉開椅子,正式坐在了書桌前。

  這次依然選擇的是數學物理修煉空間,自然也是因為數學物理作為同時交叉了純數與理論物理的領域,不管是過程中的挑戰性,還是最終結算時的獎勵,都絕對是含金量最高,最不會讓他失望的。

  「那就讓我看看,這次的修煉目標到底是什麼吧。」

  林葉嘀咕了一句,隨後伸手拿起了桌子中央那張寫著題目的紙,低頭看了起來。

  然而,僅僅只是掃了一眼。

  林葉的眼睛瞬間瞪圓,直接破防罵出了聲。

  「臥槽!解釋魔角石墨烯?系統你特麼在逗我嗎?!」

  是的,在這張薄薄的白紙上,赫然印著他這次要解決的任務——

  【修煉目標:請從理論層面,構建出魔角雙層石墨烯在1.08度扭轉角下的超導機制的完整解釋方程。】

  看著這行字,林葉的眼角都在抽搐。

  系統居然讓他來徹底解釋魔角石墨烯的底層機制?!  要知道,現在可是2021年!

  :

  距離那位來自華國科大少年班的天才,在2018年首次發現魔角石墨烯才過去短短三年的時間。

  林葉這段時間天天晚上啃凝聚態物理的文獻,他太清楚目前整個學術界在面對這個玩意兒時,是個什麼抓瞎的情況了。

  在實驗層面上,全世界的頂級實驗室確實都能復現出這個現象——只要把兩層石墨烯扭轉1.08度,溫度降到極低,它就會變成超導體或者絕緣體。

  但在理論層面上呢?

  那可就可以說是整個學術界都亂成一鍋粥了。

  因為這種現象完全打破了常規,傳統的b超導理論在這裡根本解釋不通。

  當兩層石墨烯扭轉時,會形成一種宏觀的莫爾超晶格,這種晶格會迫使電子的能帶變極度平坦,也就是所謂的平帶效應,從而引發多體強關聯相互作用。

  為了解釋這種強關聯,全世界搞理論物理的那些最聰明的大腦們,把什麼「量子幾何」、「拓撲絕緣體」、「哈伯德模型」全都往裡套,每天都有無數篇頂級論文發在《自然》和《科學》上互相掐架。

  結果三年過去了,至今沒有一個統一的數學框架能夠完美契合實驗數據。

  然而現在,系統居然把這個連全人類理論物理學界都沒搞定的世紀級大坑,一個才剛剛被發現三年的東西,就直接扔到他面前,讓他一個人在這麼一間只有紙筆和書本的空間裡,用純理論給硬生生地推導出來?  這完全就是失心瘋了啊!

  哪怕是當年卡末林·昂尼斯第一次發現超導體,到德國人倫敦兄弟首次提出首個系統性超導理論框架——倫敦方程,中間都間隔了24年啊!

  而現在,居然要讓他直接來解釋魔角石墨烯的機制?

  林葉對著虛空一陣怒罵,盡情發泄著心中的無奈。

  但顯然,系統如同一個毫無感情的死物,連半點反應都沒給他。

  罵了一通後,林葉最終也只能頹然地嘆了一口氣。

  不管怎麼說,雖然這個題目看起來實在是太過離譜,甚至是有些不講道理,但考慮到系統以前每次給出的任務,剛看到題目時也都覺絕無可能,但在最終,自己也都真真切切地完成了。

  系統的尿性向來如此。

  它給出的題目難度,永遠卡在林葉能力的極限邊緣。

  既然這次系統給出了這個問題,那至少說明,以自己目前的能力,在理論上是真的有可能獨立解開它的。

  想到這裡,林葉深吸了一口氣,下意識地轉頭看了一眼旁邊的倒計時面板。

  【69天23小時48分鐘。】  看到這個數字,林葉又一次被氣笑了。

  好傢夥。

  他記自己上一次經歷過最長的修煉空間,也才給了55天的時間。

  :

  這次倒好,直接就飆升到了整整70天!

  假如難度的提升和時間一樣是等比例的話,那麼就等於這次的難度直接提升了27%!

  系統這絕對是在刁難他!

  就在林葉心中一陣氣憤的時候,倒計時面板上的數字跳動了一下,變成了【47分鐘】。

  看著一分一秒流逝的寶貴時間,林葉的心中猛地一凜。

  不能再浪費時間了。

  他迅速收起了所有的吐槽與無意義的情緒。

  不管如何,70天要推翻整個凝聚態物理界的理論困境,哪怕是以他的能力,也絕對是一場不容有失的極限馬拉松。  說不定,有時候距離完成題目,差的就是那麼幾分鐘的時間呢?

  所以,現在最重要的,就是全力完成這個題目!

  林葉深吸了一口氣,拿起桌上的筆,準備開始嘗試。

  他打算先根據自己這段時間在現實里每晚啃文獻總結出的思路,稍微試水推導一番,看看這個被全人類物理學界視為天坑的問題,到底難在哪裡。

  筆尖落在潔白的草稿紙上。

  林葉直接調動了自己最拿手的非交換多尺度張量流形,試圖構建一個包含1.08度扭轉角的雙層石墨烯哈密頓量。

  和以往一樣,剛開始的推導還算順利,他很輕鬆地在方程中寫出了莫爾超晶格所導致的能帶平坦化現象。

  但僅僅十分鐘後,當他試圖把電子與電子之間的多體強關聯相互作用代入到這個平帶中時,問題就發生了。

  方程里的參數開始瘋狂膨脹,整個微擾體系在極低溫的邊界條件下,直接湧現出了無數個無法消除的數學點。

  不管是代入主流的哈伯德模型,還是套用范霍夫點理論,推導的最後結果全都是一團死結,根本無法形成一個自洽的數學閉環。

  「啪。」

  林葉放下了筆,看著草稿紙上那團亂如麻的公式,眉頭緊鎖。  不出半個小時,他很快就放棄了這種無意義的硬算,並且在心裡再次吐槽:系統絕對絕對是在為難自己!

  想要僅靠理論推導就實現對這個問題的突破,完全是一件不可能的事情。

  對於魔角石墨烯,或者說對於凝聚態物理而言,實驗和理論都是相輔相成的。

  缺少了其中的任何一種突破,另外一邊想要單獨突破,都是一件很難的事情。

  而想要完全解讀魔角石墨烯的發生機制,如果沒有什麼決定性的實驗數據佐證,想要單靠理論上的突破就完成,幾乎是一件不可能做到的事情。

  :

  像是在現實中,雖然全球各大頂尖實驗室雖然都能測出魔角石墨烯會超導,但測出來的數據里充滿了雜音和熱噪聲。

  有人測出它像絕緣體,有人測出它像超導,實驗數據本身就是矛盾和殘缺的。

  就現在學術界拿出來的實驗成果,根本無法為理論推導提供一個精確的邊界條件。

  在沒有更完美、更清晰的實驗結果作為基石的情況下,想要直接從純理論上強行完成對機制的解釋,完全就是在開玩笑。

  這就好比巧婦難為無米之炊,沒有實驗給出的精準坐標,再牛逼的數學工具也只能在黑暗中瞎指方向。

  除非……  這個時候,林葉的腦海中忽然閃過一道亮光,他猛地轉過頭,將目光轉向了書桌旁邊那堆高高摞起的學習資料。

  他想起來了。

  在前幾次的修煉空間裡,系統可是給他提供過一些現實中根本不存在的學習資料的!

  比如一些不知名學者的手稿什麼的。

  既然這次系統敢把這個離譜的題目出給自己,還給了足足70天的時間,那是不是說明……系統提供給他的這堆學習資料中,就藏著某種能夠破局的驚喜呢?

  想到這裡,林葉心中便是一動。

  現在,唯一的希望,只能放在這些系統提供的學習資料上面了。

  隨後,他立刻伸手,開始快速翻閱起桌上的這堆文件和書本。

  除了那些被單獨裝訂成冊的頂級期刊——比如《nat》、《》、《pl》上近三年來全球最前沿的關於魔角石墨烯的研究論文之外,占據書桌絕大部分空間的,是一本本厚重如磚塊的學術專著與理論著作。

  林葉隨手翻開幾本厚重的大部頭。

  《凝聚態場論與強關聯多體微擾》、經典但又加入最新註疏的《超導物理學》、涉及極深純數領域的《高維流形與同調代數》、以及專注於量子理論的《拓撲規範場與陳-西蒙斯理論》……

  林葉越翻,神色就越是嚴肅,眉頭也越皺越緊。  毫無疑問,系統提供的這些學術著作,全都是數學物理領域最頂級的理論基石。

  隨便挑一本拿出去,裡面的推導邏輯都足夠現在的研究生們啃上好幾年。

  但問題在於,林葉在現實中早就把這些基礎理論和前沿論文啃了不少了。

  這些厚重的著作,確實為他提供了很多數學工具和物理框架來輔助研究,但它們依然屬於現有理論的範疇。

  裡面充滿了各種對於強關聯體系的宏大構建,卻唯獨沒有給出一個能夠一錘定音的結論。

  對於魔角石墨烯這個需要實驗結果來決定的問題來說,光有這些理論著作作為工具是遠遠不夠的。

  「不是吧?難道真的沒有?」

  :

  林葉翻書的動作越來越快,直到整摞資料都快見底了,依然沒有看到任何超越現實的新東西。

  直到最後。

  當他把最底層的一本厚重的物理專著搬開時,他的動作忽然停住了。

  在書本的下面,壓著一個看起來普普通通,表面沒有任何文字標識的牛皮紙檔案袋。  林葉的眼前頓時一亮。

  「難道說?」

  他迫不及待地拆開了檔案袋上的繞線,將裡面的東西倒了出來。

  滑落在書桌上的,並沒有什麼大段的理論說明,而是一大疊實驗記錄。

  沒有署名,沒有機構,只有一張張密密麻麻的極低溫測量圖表、電路設計草圖以及最終的電阻/電流曲線數據。

  林葉拿起最上面的一張核心匯總表,目光掃過上面的標題——

  【面內平行磁場下的多端考比諾環量子干涉實驗最終數據】

  看到這個名字,林葉愣了一下。

  這是個什麼數據?

  他完全沒聽說過還有這種實驗。

  這份數據報表,和他之前看過的所有關於魔角石墨烯的實驗構型都完全不同。

  或者說,在整個現實的凝聚態物理界,他也完全沒聽說過有誰在用這種怪的構型去測石墨烯。  「考比諾環?平行磁場?」

  林葉的眼中滿是疑惑。

  在二維材料的測量里,這是一種極度反直覺的操作。

  但是,考慮到這是系統專門藏在最底下的資料,林葉果斷按捺住了心中的疑惑,他沒有急著去質疑,而是直接坐直了身體,開始全神貫注地盯著這些數據圖表分析起來。

  他順著實驗日誌的記錄,在腦海中一點點還原這個實驗的過程。

  在這個未知的實驗當中,設計者並沒有使用常規的長條形去切割魔角石墨烯,而是將其刻蝕成了一個微米級的圓環,也就是所謂的考比諾盤,並且加上了完全不明白用意的內外非對稱電極。

  更離譜的是,實驗完全拋棄了垂直磁場,而是將磁場與石墨烯平面保持完美的絕對平行,並在極低溫下進行了360度的面內旋轉測量。

  隨著分析的深入,林葉的視線落在了最終的測量曲線上。

  他盯著那條曲線,原本緊皺的眉頭,在某一瞬間猛然跳動了一下!

  :

  「等一下……這是……」

  林葉猛地抓起筆,在草稿紙上快速計算了起來。  在圖表上,當平行磁場旋轉到某些特定角度時,魔角石墨烯的超導臨界電流,居然出現了一種宛如心跳波浪般規律的量子振盪!

  這一刻,林葉的腦海中猛然划過一道閃電。

  他終於意識到這是怎樣的一份數據,也瞬間明白了它的重要性!

  「量子拓撲幾何干涉!」

  林葉緊緊盯著那張圖紙,整個人都有點激動了起來。

  這份實驗數據反映出的事實,完全是顛覆性的!

  在當前的物理常識中,平行磁場是會直接觸發泡利順磁極限,從而直接破壞掉超導態的,所以根本不可能出現這種干涉振盪。

  而現在振盪出現了,這唯一的解釋,就是魔角石墨烯中的電子,根本不是像外界猜測的那樣靠聲子兩兩配對的!

  在這個天才般的【考比諾環平行磁場】構型的逼迫下,電子在平帶中的運動軌跡被強行顯形了——它們在微觀層面,自發形成了一種帶有量子拓撲相位的幾何紐結!

  林葉的腦海中,不由對比起了現實中那些頂級實驗室的做法。

  現實中的mt和哈佛等實驗團隊,全都在用常規的霍爾條去加垂直磁場測量。

  那種笨拙的測量方式,會把石墨烯內部這種本就脆弱的微觀幾何拓撲特徵直接給平均掉或者是掩蓋掉。  這就導致現實中的科學家們測出的數據永遠像是一團雜音,所以大家才會陷入無休止的爭吵。

  而系統給出的這份實驗設計,僅僅只是改變了石墨烯的切割形狀和磁場的施加方向,就猶如庖丁解牛一般戳破了那層窗戶紙,把那個隱藏在微觀世界最深處的量子幾何張量,在普通的儀器上就顯了形。

  完全不需要什麼更先進的實驗裝置!

  「不可思議……這實驗設計簡直是天才……」

  林葉拿著圖紙的雙手微微有些用力,眼中爆發出前所未有的光彩,忍不住喃喃自語。

  :


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