近日，美國和加拿大科學家（jiā）通過頻譜成像掃描隧道顯微鏡（SI-STM）獲得（dé）了電子通過URu2Si2晶體（tǐ）時明顯變得更“重”的首幅照片。科學家認為該研究有助於探索重費米子的特（tè）性和功能，以研發出新的高溫超導（dǎo）物質（zhì）。相關研究發（fā）表在最新出版的《自然》雜誌上（shàng）。
　　幾十年來，物理學家們一（yī）直想弄清為什麽電子在（zài）某些特定的情況下會比自然狀態下重（chóng）幾百甚至幾千倍。理（lǐ）解有關重費米子的這一現象將有助於設計出新的高溫（wēn）超導物質。美國布克海文國家實驗室、加拿大麥馬斯達大學和（hé）美國能源部下屬的洛斯阿拉（lā）莫斯國家實驗室的研究人員聯（lián）合對這個問題進行了研究。
　　在該研究中，科學家的研究對象是由鈾、釕和矽組成（chéng）的物質URu2Si2。該物質由加拿大麥馬斯達大學（xué）的格雷姆?盧克團隊合成，當被冷卻到零（líng）下256攝氏度（17開）時，該物（wù）質（zhì）會發生（shēng）相變。
　　以前，科學家認（rèn）為，在（zài）更低溫度下出現相變是（shì）因為某種“隱藏的秩序”。但是，科學（xué）家不能辨別出：這種“隱藏的秩序”同電（diàn）子集體表現得像波一樣相關，還是同單個電子與（yǔ）鈾原（yuán）子之間的相互作用相關。
　　研（yán）究人員使用頻譜成像（xiàng）掃描隧道顯微（wēi）鏡（jìng）來觀察電子經曆相變時的“一（yī）舉一動”，他們測量了此刻位於該物質（zhì）表麵（miàn）的電子的波長和它們的能（néng）量，並（bìng）由此計算出有（yǒu）效的電子質量。
　　該研究的領導者、布克海文國家實驗室的物理學家謝（xiè）默斯?戴維斯表示，研究結果表明，這（zhè）些電子非（fēi）常非常“重”??或許因為它們速（sù）度被變慢從而表（biǎo）現得非常重（chóng）。
　　研（yán）究人員解釋道，我們可以用足球比賽來理解這種現象。開球後，一對足球運（yùn）動員在球場上奔（bēn）跑，如果每個運動員能夠（gòu）毫無障礙地自由奔跑，整個團隊就像一堆毫無關聯的“電子”形成的波。但是，如果球場上擺滿了一排一排的椅子，並且每個運動員在每次遇到一個椅子之後，都必須停留一（yī）會兒才能夠繼續在球場奔（bēn）跑。在這種情況下，椅（yǐ）子就類似（sì）於鈾原子，選手和椅子之間（電子和鈾原子之間）的相互作用顯然降低（dī）了原子的奔跑速度。
　　盡管遇到每一個鈾原子時，電（diàn）子（zǐ）減速僅僅持續一瞬間，但是，因為動能和質（zhì）量有關，減速會使得電子顯得比自由的電子（zǐ）的質（zhì）量（liàng）要大很多。
　　新研究除了揭示相互作用（yòng）是鈾化合物中“隱藏的秩序”形成的原因外（wài），還證明了SI-STM技術能夠被（bèi）用於“看見”重電子，這也給研究人員提供了一種思路，他們可以研（yán）發出更多的（de）方式來（lái）“看見”這些現象。
　　該研究團隊正在使用新方法（fǎ）來研究許多相關的化合物，以更好地（dì）理（lǐ）解重費米子係（xì）統。