由上海交通大学李政道研究所 、斯德哥尔摩皇家理工学院（ KTH）和热那亚大学的科学家们所领导的国际科研团队报道了一种具有时间反演对称性（Z2）破缺的 四-费米子态 存在的量热证据。热容测量表明，四-费米子态 会导致形成一个截然不同的相，该相本身通过相变与正常金属态和超导态分离，过程中自发Z2 对称性破缺。在李政道研究所进行的扫描隧道显微实验所提供的数据的支持下，该项工作为证明在超导相变之上存在着一个由涨落诱导下形成的序提供了第一个热动力学证据。
四次相的发现创造了一个重要的基础科研方向，因为该发现同时证明了在凝聚态体系中有可能存在着一种与包括超导、超流及磁性等相比很不一样的新长程序。作者预期，与超导态和正常金属态相比，四次相具有截然不同的电学和磁学特性；因此，它的发现将为量子电子学的新应用开辟可能性。
李政道研究所Vadim Grinenko副教授表示：“四重态在Ba1-xKxFeZ2 AsZ2 体系中只会在掺杂水平的一个非常窄的“窗口”中出现，再加上比热测量对样品的均匀性极为敏感，要在实验中观测到该四重态无疑是一个巨大的挑战。为此，我们足足花了数年时间从众多样品中积累足够的数据，最终明确证明在热容中出现双重异常。”
斯德哥尔摩皇家理工学院Egor Babaev教授表示：“电子四重态相变在比热测量中只会贡献出非常微弱的信号，并且在非常干净的样品中才能观测到。因此，我原来预期在比热测量中是几乎不可能观测到该相变。四重态的发现确实是一项杰出的实验成果。”
该项工作成果近期发表于《自然通讯》[1] 上，并入选《自然通讯》的Editors’ Highlights。 李政道研究所Vadim Grinenko副教授为该文章的共同通讯作者之一，李政道研究所其他成员胡全欣博士、博士生郑渝和李勇伟、严智明副教授为该文章的共同作者。
图片为Ba0.25K0.75Fe2As2中热容（左）和自发能斯特（Nernst）（右）的两个异常信号。能斯特信号的出现表示Z2转变。在较低温度发生的异常是由超导转变引起的。
1. Shipulin, I., Stegani, N., Maccari, I. et al. Calorimetric evidence for two phase transitions in Ba1−xKxFe2As2 with fermion pairing and quadrupling states. Nat Commun 14, 6734 (2023).