芝加哥的深夜,宿舍里的网络信号有些波动。
视频画面里的陈正平,卡成了一张焦虑的静态图。
等到画面恢复流畅时,这位刚刚盘上科研巅峰的师兄正抓着自己日益稀疏的头发,背景是金陵大学物理楼那间堆满仪器的办公室。
“师弟,这次麻烦大了。”
陈正平的声音透着一股深深的疲惫,“Hasan课题组把预印本挂出来不到24小时,学术圈的舆论风向就变了。他们的数据太干净了??在超高真空环境下制备的样品,没有任何杂质,结果测出来的霍尔电导是零。
“现在有人在博客上说,我们之前测到的量子化平台,可能是某种磁性杂质导致的平庸信号。甚至有人暗示我们是为了发顶刊而‘筛选了数据。”
这对于实验物理学家来说,是指控,更是侮辱。
林允宁坐在书桌前,手里拿着那份刚打印出来的Hasan论文,表情却并没有陈正平那么严峻。
他甚至还有闲心喝了一口冰水。
“师兄,别慌。他们的数据确实干净,但可能太‘干净了。”
林允宁拿起一支红笔,在论文的一张图上画了个圈。
“你看他们的实验装置图。为了追求极致的纯净,他们不仅没加外磁场,还用了最标准的霍尔棒HallBar几何结构????就是那种长条形的、两头通电、侧面测电压的经典结构。
“这有什么问题吗?这也是教科书标准啊。”陈正平不解。
“在强磁场下没问题,因为强磁场会把所有的电子自旋强行按到一个方向。但在零磁场下,这就成了致命的陷阱。”
林允宁把那张纸举到摄像头前,“陈绝缘体是铁磁性的。在没有外磁场‘镇压’的时候,材料内部会自发形成无数个微小的磁畴MagneticDomains。这些磁畴的磁化方向是随机的,有的朝上,有的朝下。”
他在纸上画了一个长条,然后在里面画了许多杂乱无章的箭头。
“Hasan用的霍尔棒是长条形的,电子要想从这一头跑到那一头,必须跨越无数个‘畴壁’DomainWalls。
“每一个畴壁,对于受拓扑保护的边缘态电子来说,都是一道悬崖。电子在这些边界处发生散射,倒流,宏观上表现出来的就是信号消失,电阻不为零,霍尔电导也不量子化。”
陈正平愣住了,嘴巴微张:“你是说。。。。。。他们是因为样品‘太大’、结构‘太直,反而把自己坑了?”
“没错。他们被自己的洁癖骗了。”
林允宁放下笔,语气笃定,“而我们用的是科布里诺盘CorbinoDisk结构的变体??这种环形结构对边缘态的环流更敏感。而且,师兄你记得吗?我们在测量前,为了校准仪器,加过一次很小的磁场。
“那个微弱的剩磁,虽然不足以产生霍尔效应,但足够把那些乱七八糟的磁畴给‘梳理顺了。这叫磁锻炼MagneticTraining。
“所以,信号消失不是因为没有拓扑态,是因为被几何结构和混乱的磁畴掩盖了。”
视频那头,陈正平猛地拍了一下大腿,震得摄像头都在抖。
“对啊!原来是这样!我说怎么有时候信号好有时候信号坏呢!”
“这只是猜测,咱们先别急着下结论。”
林允宁打开了电脑上的Aether模拟器,“口说无凭。我这几天会跑一组模拟数据。我会把Hasan的实验条件??霍尔棒结构加上随机磁畴分布??输进去。
“如果在模拟中,我也能重现出他们那个‘完美的零信号,那就证明错的不是我们的样品,而是他们的实验设计。”
他看着屏幕上开始滚动的代码,嘴角勾起一抹冷笑:
“既然他们想打擂台,那我们就不用发邮件解释了。直接写一篇《TechnicalComment》技术评论,把模拟数据和理论分析贴在他们脸上,发给《Science》编辑部。”
解决了物理学那边的危机,林允宁回到办公室的时候,已经是第二天中午。
布兰登正坐在办公桌前,手里拿着那个还没捂热乎的第一代iPhone,眉头皱得能夹死一只苍蝇。
“宁,你那个热二极管到底什么时候能搞定?”
这位大少爷把手机往桌上一扔,甩了甩手,“这才玩了二十分钟游戏,背面就已经烫得能煎牛排了。如果那个散热贴要等到68度才启动,我的手早就熟了。能不能让它在40度就开始干活?”
林允宁走过去,拿起那台依然温热的手机。
确实,68°C对于电子元件来说是安全温度,但对于人类的手掌来说,那是痛觉阈值。