دانشمندان یک پدیده ابر رسانایی نامرئی را کشف کردند!

به گزارش مجله تفریحی و سرگرمی پارسی، ممکن است بتوان ابررساناهایی را ساخت که در دمای اتاق کار می کنند با دانش بیشتر در مورد رابطه بین مایعات چرخشی و ابررسانایی، که زندگی روزمره ما را متحول می کند.

 

ابررساناها نویدهای فنی و اقتصادی عظیمی را برای کاربردهایی از قبیل شناورهای پرسرعت، ماشین‌های MRI، خطوط برق کارآمد، محاسبات کوانتومی و سایر فناوری‌ها ارائه می‌دهند. با این حال، مفید بودن آنها محدود است زیرا ابررسانایی به دماهای بسیار پایین نیاز دارد. به دلیل این نیاز پرهزینه و پرهزینه، ادغام آنها با فناوری مدرن بسیار چالش برانگیز است. مقاومت الکتریکی یک ابررسانا دارای دمای بحرانی خاصی است که فراتر از آن به طور ناگهانی به صفر می رسد، برخلاف یک هادی فلزی معمولی که با کاهش دما، مقاومت آن به تدریج کاهش می یابد، حتی تا نزدیک به صفر مطلق. جستجوی ابررساناهایی که به چنین دماهای پایینی نیاز ندارند، هدف اصلی تحقیقات ابررسانایی فعلی است. مکانیسم عملکرد این ابررساناها بزرگترین رمز و راز در این زمینه است که هیچ کس پاسخی برای آن ندارد.

 

درک فرآیندی که در دماهای بالا ابررسانایی ایجاد می کند، کاربردهای عملی بیشتری را ممکن می سازد. مطالعه اخیری که توسط دانشمندان دانشگاه Bar-Ilan اسرائیل انجام شده و اخیراً در مجله Nature منتشر شده است، پیشرفت هایی را در حل این معمای جاری انجام می دهد. محققان با استفاده از میکروسکوپ مغناطیسی SQUID (دستگاه تداخل کوانتومی ابررسانا) از پدیده ای عکس گرفتند که قبلا برای سایر تکنیک ها نامرئی بود. هنگامی که در ابتدا ابررساناهای با دمای بالا کشف شدند، دانشمندان شگفت زده شدند. دانشمندان فرض کرده بودند که ابررسانایی خوبی در فلزات وجود دارد. برخلاف پیش‌بینی‌ها، مشخص شد که مواد سرامیکی عایق بهترین ابررساناها هستند.

 

یافتن خواصی که برای این مواد سرامیکی مشترک است ممکن است به شناسایی محل نشات ابررسانایی آنها و بهبود کنترل دمای بحرانی کمک کند. یکی از این ویژگی ها این است که الکترون های موجود در این مواد به شدت در برابر یکدیگر مقاومت می کنند. بنابراین نمی توانند آزادانه حرکت کنند. آنها در عوض در داخل یک ساختار شبکه ای دوره ای به دام افتاده اند. الکترون ها دو ویژگی تعیین کننده دارند: بار آنها (یک بار متحرک منجر به جریان الکتریکی می شود) و اسپین آنها. اسپین خاصیت کوانتومی الکترون هایی است که مسئول خواص مغناطیسی آنها هستند. گویی یک آهنربای میله ای کوچک به هر الکترون متصل است. در مواد معمولی، بار و اسپین به الکترون‌ها تعبیه شده‌اند و نمی‌توانند از هم جدا شوند.

 

با این حال، در مواد کوانتومی خاصی که «مایعات اسپین کوانتومی» نامیده می‌شوند، برهمکنش‌های بین الکترون‌ها پدیده‌ای منحصربه‌فرد را ممکن می‌سازد که به موجب آن هر الکترون به دو ذره، یکی با بار (اما بدون اسپین) و دیگری با اسپین (و بدون بار) شکسته می‌شود. چنین مایعات اسپین کوانتومی ممکن است در ابررساناهای با دمای بالا وجود داشته باشند و در واقع وجود آنها می تواند توضیح دهد که چرا ابررسانایی در این مواد بسیار خوب است.