當溫度冷卻至接近絕對零度時，有些金屬會變成完美超導體，其中祕密就在於電子形成「古柏對」。過去科學家已發現古柏對能導致金屬變成超導體、也能變成絕緣體，現在，科學家再發現古柏對的第 3 種全新狀態：不是超導體也不是絕緣體，而是像普通金屬一樣能在有電阻的情況下導電。
我們知道某些金屬在極低溫度下，電阻會完全消失，電流在其間無損耗流動，這種現象稱為超導（Superconductivity）。剛開始科學家不懂如何解釋這種微觀現象，因為基於包立不相容原理（Pauli exclusion principle），在任何量子系統，兩個費米子都不能處於相同的量子態，而電子就是一種基本費米子，代表每個電子都只能占一個軌道，也因此當電子穿梭在金屬的原子晶格時，應該會產生電阻。
直到約翰‧巴丁、利昂‧庫珀、約翰‧施里弗於 1957 年提出 BCS 理論（BCS theory or Bardeen–Cooper–Schrieffer theory），方得以闡釋超導現象。
BCS 理論指出，超導體中自旋和動量相反的電子會兩兩結合形成「古柏對」（Cooper pair），在原子晶格中無損耗自由運動形成超導電流，形成古柏對的電子行為就像玻色子，會同時集中在單一量子態。
而古柏對除了能讓材料出現超導特性，美國布朗大學物理學家 Jim Valles 與工程與物理學家 Jimmy Xu 合作，在 2007 年時還發現古柏對也可以完全靜止，阻絕電流經過，讓材料呈現絕緣狀態。
現在，同團隊再度發現古柏對有第 3 種狀態，它也可以像普通金屬，在有一定電阻的情況下傳輸電荷。
有證據表明當薄膜超導體冷卻至超導溫度時，這種金屬態就會出現，但這是否和古柏對相關始終懸而未決，於是研究團隊開發一種新的測試方法，取來高溫超導體釔鋇銅氧化物（YBCO），上面鋪有六角形的奈米凹坑陣列並暴露於磁場，根據模型，磁場會導致電流圍繞著凹坑運動，要測試這些是單獨電子還是成對電子，只需要測量頻率即可。
測量結果顯示，這種狀態下的載子是古柏對而不是單個電子。
研究人員表示，類似玻色子的古柏對能引起這種金屬態著實令人驚訝，因為量子理論表明某些元素不可能出現該行為，也許其中藏著什麼讓人興奮的新物理學，需要進行更多研究，未來或許能利用這種金屬態生產新型電子設備。
新論文發表在《科學》（Science）期刊。
（首圖來源：布朗大學）
