ویدیوی بعدی
ویدیوهای پیشنهادی
شناسایی نوعی ابررسانایی کاملا جدید
شناسایی نوعی ابررسانایی کاملا جدید
یکی از اهداف نهایی فیزیک مدرن، دستیابی به قدرت ابررسانایی است که در آن برق با مقاومت صفر در دمای اتاق جریان پیدا می‌کند. تاکنون روند پژوهش‌ها کند بوده است؛ اما فیزیک‌دان‌ها به پیشرفت‌های قابل توجهی در این زمینه رسیده‌اند. آن‌ها موفق به‌کشف نوعی ابررسانا شده‌اند که مشابه عملکرد آن تاکنون مشاهده نشده است؛ کشف این ابررسانا یک پنجره‌ی جدید به‌سمت احتمالاتی است که تاکنون نادیده گرفته شده‌اند.
به‌بیان‌دیگر، آن‌ها یک نوع جدید قابلیت ابررسانایی را شناسایی کرده‌اند؛ اما دلیل اهمیت این کشف چیست؟ به‌عنوان یک مثال از جریان عادی برق در یک ماده، پس از روشن کردن چراغ، برق به‌سرعت در سیم‌های داخل دیوار جریان پیدا می‌کند؛ اما این فرآیند به‌شدت غیر بهینه است. الکترون‌ها جریان برق را حمل می‌کنند، در ماده با اتم‌ها برخورد می‌کنند و در هر بار برخورد انرژی خود را از دست می‌دهند. به این ویژگی مقاومت گفته می‌شود، به‌همین دلیل معمولا شبکه‌‌های الکتریسیته تا هفت درصد از برق خود را از دست می‌دهند؛ اما وقتی مواد تا دماهای پائین سرد شوند، اتفاق دیگری رخ می‌دهد، الکترون‌ها جفت می‌شوند و بدون مقاومت جریان می‌یابند.
به این خاصیت ابررسانایی می‌گویند که پتانسیل بالایی برای متحول ساختن دنیای ما دارد و الکترون‌ها را به‌شکل غیر قابل تصوری بهینه می‌سازد. خبر خوب این است که تاکنون این پدیده در بسیاری از مواد کشف شده است. درواقع ابررسانایی معمولا برای ایجاد میدان‌های مغناطیسی قوی در دستگاه‌های MRI و قطارهای مگلِو کاربرد دارد.
خبر بد این است که سرد نگه‌داشتن ابررساناها برای دستیابی به این پدیده نیازمند تجهیزات حجیم و گران‌قیمت است، بنابراین این خاصیت در مقیاس وسیع‌تر کاربرد خود را از دست می‌دهد.
پژوهشگرهای دانشگاه مریلند با بررسی یک ماده‌ی مرموز در دماهای بسیار پائین، موفق به مشاهده‌ی یک نوع جدید ابررسانایی شدند. به نظر می‌رسد این نوع ابررسانایی تنها در مواد عجیب و مرموز ظاهر نشود؛ بلکه به واکنش الکترون‌هایی وابسته است که آرایش الکترونی آن‌ها با آنچه تاکنون مشاهده کردیم، متفاوت است. در نتیجه نمی‌توان چندان دقیق در مورد پتانسیل آن‌ها نظر داد.
برای درک این تفاوت، باید با روش برهم‌کنش الکترون‌ها بر اساس یک عدد کوانتومی به نام اسپینآشنا باشید. در ابررساناهای معمولی، الکترون‌ها حامل اسپین 1/2 هستند؛ اما تیم پژوهش در یک نوع ماده‌ی خاص به نام YptBi، به نتیجه‌ی دیگری رسیدند: الکترون‌ها دارای اسپین 3/2 بودند. به گفته‌ی جان پیر پائولیون فیزیک‌دان و مؤلف ارشد پژوهش:
هیچ‌کس تصور نمی‌کرد که این خاصیت در مواد جامد وجود داشته باشد. وضعیت‌هایی با اسپین بالا در اتم‌های مستقل وجود دارند؛ اما وقتی اتم‌ها را در یک ماده‌ی جامد کنار یکدیگر قرار دهید، این وضعیت‌ها معمولا شکسته می‌شوند و درنهایت یک اسپین 1/2 خواهید داشت.