物理学家第一次直接看见裂开的超导涡旋

本文报道了上海交通大学李政道研究所丁洪教授领导的联合研究团队在铁基超导材料KFe₂As₂中，首次在原子尺度直接观测到分数磁通涡旋的核心分裂现象。传统理论认为超导涡旋携带整数磁通量子，不可再分；然而，该团队利用极低温扫描隧道显微镜（STM），在“1×1”钾终止表面上发现，原本完整的涡旋核心在升温至4.2开尔文时可逆地分裂为两个甚至三个独立的子核心。结合谱学测量和理论分析，这些子核心被解释为携带部分磁通的分数涡旋，并自发排列形成具有非平庸拓扑结构的手性超导斯格明子。研究背景基于多带超导体中分数涡旋的理论预言（Egor Babaev, 2002），但其在真实材料中一直难以观测。研究目的旨在通过高分辨率实空间成像，验证分数涡旋的存在并探索其拓扑特性。结论表明，该发现挑战了超导涡旋不可再分的传统认知，揭示了多带超导体中新的拓扑缺陷与分数化激发，为理解任意子、拓扑量子计算等前沿物理提供了全新平台。尽管仍存在争议，团队通过多台设备重复实验、排除假象，认为分数涡旋是“最合理的解释”。