铋单晶中发现超导，超导理论遇到重大挑战
O. Prakash et al. Evidence for bulk superconductivity in pure bismuth single crystals at ambient pressure, Science (2016). https://arxiv.org/pdf/1603.04310v4.pdf
上周在开放数据库arxiv发表了一篇有关超导的文章，研究者表示在非常接近绝对零度下，即-273.15摄氏度度，铋会变成超导体（其电阻完全消失，电流可以在期间无损耗的流动）。这个发现使现有的超导理论处于危险境地。
铋单晶
在元素周期表中，铋（Bismuth）是看起来最奇怪的元素之一，但是它的内在性质却更加奇怪。
铋单晶
自发现超导以来，为什么在低温下某些金属的电阻会消失一直是个谜题，直到1957年，巴丁、库珀和施里弗提出BCS理论（获得了1972年诺贝尔物理学奖），其微观机理才得到一个令人满意的解释。BCS理论认为移动电子会形成“电子对”，在晶格中可以无损耗的运动，就会形成超导电流。
根据BSC理论，超导材料中应该具有丰富的自由流动的移动电子，也就是说如果要呈现出超导性，每个原子就需要有一个移动电子。但是在铋中，每10万个原子中只有一个移动电子。由于载流子密度（即单位体积的电子数量）是如此之小，科学家并不认为铋会变成超导体。
除了这个事实外，铋在室温下具有非常高的电阻，它的热导率要比任何金属（除了水银）都要低。科学家在过去几十年中一直尝试发现在铋是否具有超导性，但这并不是一件容易的事情。即使科学家把铋冷却至非常低的温度（低至0.01开尔文），依然没有发现铋显示出任何超导性，因此在20年前科学家就放弃了这样的尝试。
但是总有人有着不放弃的精神，Ramakrishnan和他的团队就是这群人，它们继续尝试，当他们把温度降低至0.00053开尔文，科学家苦苦追寻的超导现象发生了。
他们的发现却使我们不得不怀疑BCS理论的可靠性，因为金属并没有足够的电子可以使他们配对，但为什么还可以产生超导性？尽管科学家已经在这一领域付出了巨大努力，但是我们对超导现象的理解依然不够，我们需要一个新的机制来解释这一新发现。
