想像一下，有 50 個人試著同時擠進同一個門口。 這種充滿壓力的瓶頸通常會減慢每個人的速度，但如果——不知何故——那群人真的能夠通過呢？快點比一個人獨自經歷？
這聽起來很瘋狂，但這就是物理學家已經弄清楚如何使用電子來做到這一點，證明在某些條件下，大群電子可以比當前物理學預測的速度更快地擠過金屬片的間隙。
簡稱「超彈道」流，新發現的行為描述了電子群如何比單一電子更快地穿過狹小的空間，並且它可能導致材料能夠幾乎無電阻地傳輸電力。
那將是巨大的，因為雖然提供零阻力 - 使其成為最有趣和最有趣的產品之一潛在有利可圖物理現象 - 它只能在低於 5.8 K（-267°C 或 -450°F）的超冷溫度下實現。
如果研究人員能夠在導電材料中重現這種新的超彈道電子流，他們就可以在令人垂涎的室溫環境中利用超導的許多好處。
麻省理工學院的物理學家在描述電子如何流過微小金屬間隙的新理論模型時發現，大群電子實際上可以相互“協調”，從而超過狹小空間中電子的基本速度限制（稱為蘭道爾速度限制）彈道極限。
「我們可以克服這個邊界，每個人都認為這是電導率的基本限制，」團隊成員之一 Leonid Levitov 說道。告訴大衛錢德勒 (David L. Chandler)麻省理工學院新聞。
“我們已經證明，人們可以做得更好。”
當模擬電子擠壓通過狹窄開口的行為時，他們驚訝地發現這些亞原子粒子實際上類似於氣體粒子穿過狹窄點的已知物理原理。
如果你在分子層面上觀察氣體通過狹窄的通道，你會發現單一粒子會隨機移動，並且沿途更有可能撞擊隧道壁幾次，而不是形成一個粒子。
如果你在行走時從牆上彈起，你就會失去能量，這會每次都會減慢你的進度。
“但是對於更多的分子，它們中的大多數會更頻繁地碰撞到其他分子，而不是撞到牆壁，”錢德勒說。
“與其他分子的碰撞是‘無損’的，因為碰撞的兩個粒子的總能量被保留，並且不會發生整體減速。”
這意味著在保護單一氣體分子免受浪費能量的碰撞時存在一種「數量安全」。
「氣體中的分子可以透過『合作』實現它們單獨無法完成的任務，」列維托夫說。
不僅如此，物理定律還規定，當隧道中氣體分子的密度增加時，推動它們通過所需的壓力就會下降，從而使分組的分子獲得單一分子無法實現的加速度。
當列維托夫和他的團隊使用電子和各種金屬（包括每個人都喜歡的神奇材料,- 他們發現電子可以以一種整齊協調的方式移動。
這完全出乎意料，打破了蘭道爾既定的彈道極限，為一種新的速度——超彈道讓路。
“我們？看到黏滯流中的電子可以通過合作實現它們單獨無法完成的任務，”研究人員在他們的論文中報告。
「電阻的減少是由於流動效應而產生的，其中電子電流聚集形成繞過邊界的流，在邊界處發生動量損失。這種令人驚訝的行為明顯背離了將電子相互作用視為障礙的普遍觀點。
所以現在怎麼辦？ 好吧，考慮到研究人員已經重現了電子（為我們的電子設備提供動力的東西）中氣體的行為，這一發現表明電子設備可以以低功率實現高輸出。
與超導不同的是，超導以令人難以置信的低溫為代價實現零電阻，而實現零電阻的代價是昂貴的，這項技術在室溫下工作，並且實際上得到了更好的溫度升高越多。
“[超彈道流]受到溫度的幫助，而不是受到溫度的阻礙，”列維托夫告訴麻省理工學院新聞。
研究人員承認，他們的工作到目前為止純粹是理論上的，但指出其預測的各個方面已經得到了實驗證明根據先前的研究。
史丹佛大學物理學家大衛·戈德哈伯-戈登（David Goldhaber-Gordon）並未參與這項研究，他表示，實際上可以透過實驗來測試這些預測是完全可行的在實驗室中使用石墨烯。
我們必須等待，看看團隊的計算是否正確，但超導最好小心它的背後——我們可能會擁有更好的東西。
該研究發表於美國國家科學院院刊。
