电荷可以无限制地穿过材料，使超导体成为传输大量电力和其他应用的宝贵资源。超导体可以在长岛和曼哈顿之间输送电力，它们被用于医学成像设备，如磁共振成像机，粒子加速器和磁铁，如磁悬浮列车。即使是出乎意料的材料，如某些陶瓷材料，在充分冷却时也可以成为超导体。

但是，科学家们以前还不了解材料中发生了什么使其成为超导体。具体地说，高温超导电性是如何在某些氧化铜材料中发生的，目前还不清楚。年的一个实验研究了不同类型超导体的理论假设，在相反方向旋转的电子结合在一起形成库珀对，并允许电流自由通过材料。

昨天，美国三所大学领导的两项研究考察了超导性是如何工作的，“漂浮在晶体中的电子需要某种东西将它们结合在一起。一旦两个电子结合在一起，它们就会形成超导状态。但是是什么把这些电子连在一起呢？电子通常相互排斥，在年的理论表明，在具有强量子效应的晶体中，电子与电子排斥被晶体屏蔽或吸收。当晶体吸收电子排斥时，电子的自旋特性会产生相反的吸引力，并导致电子以库珀对形式结合。然而，该理论在当时没有考虑这些晶体中的复杂量子效应。”科学家们解释说。

在论文中，美国科学家们通过使用超级计算机将动力学团簇方法应用于基于铜氧化物的超导体来探索这一理论。在这种方法中，电子和它们的自旋涨落一起计算，使科学家对电子和它们自旋之间的相互作用进行定量分析。为了做到这一点，科学家们观察了材料变成超导体的区域，并检查了主要的自旋波动量，即磁自旋磁化率，他们计算了磁化率和区域。

有了这种自旋敏感性，科学家们可以检验简单自旋涨落理论的预测，他们发现，这一理论与超导活性约50%一致，也就是说，使用涨落理论可以解释大约一半的材料的超导性。这是一个很大的结果，因为一方面，我们已经证明了这个理论是有效的，但它实际上并没有捕捉到正在发生的一切。“当然，问题是另一半会发生什么，而这正是20世纪60年代的理论框架过于简单的地方。”

在第二篇论文中，科学家们返回来检查超导晶体简化模型中的电子系统。在这种氧化铜晶体中，有铜-氧键层。铜原子构成一个正方形晶格，在这种构型中，每个原子都缺少一个电子。当物理学家在材料中加入一种元素，如锶，它将与铜氧层共享一个电子，这种材料就成为导体。在这种情况下，锶被称为掺杂剂原子。最初，添加的载流子越多，材料就会变得越超导。但是如果加入太多的载流子，超导特性就会消失。

通过观察这种材料，科学家们不仅研究了电子的自旋，还研究了它们的电荷波动。“我们可以将系统的波动表现归类为两种方式：第一种是信号位于单个动量点，第二种是信号处于低频。单动量低频激励意味着长寿命激励有助于我们观察和描述系统。”