电子进入超弹道模式（物理学家都不知道有可能的速度）

现在进入’超弹道’模式。

想像一下，你有50个人都试图在同时挤压通过同一个门口。这种充满压力的瓶颈，通常会使每个人的速度变慢。但不知何故，要是这些人实际上可以比一个人独自穿越更快，会怎样呢？

这听起来很疯狂，但这是物理学家已经知道如何在某些条件下，使用电子来展示这个现象。大群的电子可以挤压通过一块金属的间隙，速度比当前物理学可以预测的还快。

被称为‘超弹道(superballistic)’流动，这项新发现的行为，描述电子群如何比单独一个电子更快速地行进穿过紧密空间，而且它可以导致材料能够在几乎没有阻抗之下传输电流。

这将是很大的一件事，因为虽然超导性具有零阻抗，成为物理学中最吸引人和潜在的有利可图现象之一，但它只能在低于5.8 K(-267°C或-450°F)的超级低温度下实现，

如果研究人员可以在导电材料中重现这种新的超弹道电子流，那么它们就可以在更垂涎的室温环境下，利用超导性的许多好处。

他们的新理论模型，描述电子如何流动穿过微小的金属间隙。来自麻省理工学院的物理学家发现，大群的电子实际上能够彼此’协调’，来超过被认为是狭窄空间中电子的基本速度限制。这个限制被称为兰道尔弹道极限(Landauer’s ballistic limit)。

团队成员之一的Leonid Levitov告诉麻省理工学院新闻(MIT News)的David L. Chandler：“我们可以克服这个每个人都在思考的电导性基本限制可以有多高的界线。”

“我们已经证明一个可以做得比那个更好。”

当模拟电子挤压通过狭隘开口的行为时，他们很惊讶地发现，这些次原子粒子实际上类似于气体粒子通过紧密场所时，所运作的已知物理学。

如果你观察气体在分子等级上通过狭窄的通道，你会看见个别的粒子在随机移动，而且更可能在沿途中撞击通道的墙壁好几次，而不是在一路上做出干净、完美无障碍的旅程。

而如果粒子在移动时从墙壁弹开，就会失去能量，这会减慢每次的进度。

Chandler说：“但随着更多的分子，大多数的分子会更常撞到其他分子，而不是撞到墙壁。”

“与其他分子的碰撞是’无损的’，因为碰撞的两个粒子的总能量是被保留的，而且没有发生整体减速。”

就保护个别气体分子免于浪费能量的撞击而言，这意味着有一种’数字安全’。

Levitov说：“气体中的分子能够经由’合作’，来实现个别分子无法完成的事。”

不仅如此，物理定律还规定，当通道中的气体分子密度增加时，将它们推过落差所需的压力，提供加速度给分组的分子，这是个别的分子无法做到的。

当Levitov和他的团队利用电子和不同的金属，包括每个人最喜欢的神奇材料石墨烯，来重建这个现象时，他们发现电子可以以整齐协调的方式移动。

这是完全意想不到的，而且打破根深蒂固的兰道尔弹道极限，被一个新速度所取代，超弹道。

这些研究人员在他们的论文中报告：“我们…看到在黏性流动中的电子能够经由合作，来实现无法单独完成的事。”

“阻抗的降低是由流动效应所造成，在那里电子电流聚集起来形成绕过边界的电流，然而发生动量损失。把电子相互作用看作是运输的障碍，这种令人惊讶的行为是很不同于一般的看法。”

所以，现在怎么办？假如这些研究人员已经重建在电子中的气体行为，这些东西提供动力给电子设备。这项发现指出电子器件可以实现低功率的高输出。

要达到极低温是很昂贵的，这项技术在室温下运作，而且实际上温度越高越好。

Levitov告诉麻省理工学院新闻：“是温度促进超弹道流动，而不是阻碍。”

研究人员承认，他们的研究工作目前纯粹是理论。但指出，它在各方面的预测已经通过以前的研究实验证明。

而没有参与这项研究的史丹佛物理学家David Goldhaber-Gordon表示，使用石墨烯试验性地实际测试这些预测，在实验室里是完全可行的。

我们必须观望这个团队的计算是否正确，但超导性最好小心一点，因为我们的手上可能刚好有更好的东西。

这项研究发表在美国国家科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)。