کشف نوع جدید و متفاوتی از ابررسانا

موبنا – یکی از اهداف نهایی فیزیک نوین، استفاده از قدرت ابررسانایی است. ابررسانایی، پدیده‌ای است که در دماهای بسیار پایین برای برخی از مواد رخ می‌دهد. در حالت ابررسانایی، مقاومت الکتریکی ماده دقیقاً صفر می‌شود و ماده به ویژگی دیامغناطیس کامل می‌رسد؛ یعنی میدان مغناطیسی را از درون خود طرد می‌کند.

معمولا هنگامی که الکتریسیته درون یک ماده جاری می‌شود، برای مثال هنگامی که برای روشن کردن یک لامپ درون سیم‌ها جریان می‌یابد، حرکتی سریع دارد.

الکتریسیته توسط الکترون‌هایی حمل می شود که به مواد داخل اتم وارد می‌شوند و با هر برخورد، قدری از انرژی خود را از دست می‌دهند. به دلیل همین مقاومت، شبکه‌های الکتریسیته، تا هفت درصد از انرژی خود را از دست می‌دهند اما هنگامی که برخی از مواد در دمای بسیار پایین سرد می‌شوند، اتفاق دیگری رخ می‌دهد. الکترون‌ها جفت می‌شوند و بدون مقاومت و به طور منظم جریان می‌یابند.

با وجود اینکه پیشرفت در این زمینه کند بوده است، فیزیک‌دانان به تازگی، به کشف غیرمنتظره‌ای دست یافته‌اند. آنها یک ابررسانا کشف کرده‌اند که عملکرد آن، به آنچه تاکنون دیده شده شباهتی ندارد و همین موضوع، به احتمالات جدیدی که تاکنون وجود نداشته‌اند، ختم می‌شود. به عبارت دیگر، فیزیکدانان، نوع جدیدی از ابررسانایی را کشف کرده‌اند.

در حال حاضر، ابررسانایی، برای ایجاد میدان‌های مغناطیسی قوی در دستگاه‌های ام‌.آر.آی و قطارهای “مگلو” (maglev) – گونه‌ای از قطارها که با استفاده از نیروی مغناطیسی، بطور شناور در هوا و در فاصله کمی از ریل قرار دارند و بدون دریافت مقاومت زیادی از محیط می‌توانند با سرعت‌های بسیار زیاد به پیش بروند-استفاده می‌شوند.

اکنون، پژوهشگران “دانشگاه مریلند” (University of Maryland) در آمریکا، هنگام بررسی یک ماده عجیب در دمای بسیار سرد، نوع جدیدی از ابررسانایی کشف کرده‌اند.

این نوع از ابررسانا، نه تنها در مواد غیرقابل انتظار ظاهر می‌شود، بلکه به نظر می‌رسد به تعاملات الکترون بستگی داشته باشد که این موضوع اساسا با آنچه تاکنون تصور می‌شد، متفاوت است؛ پس نمی‌توان نوع احتمالی آن را مشخص کرد.

برای درک این تفاوت، باید روش تعامل الکترون‌ها از راه یک ویژگی کوانتومی به نام “اسپین”(spin) را بدانید. اسپین، از خاصیت‌های بنیادی ذرات زیراتمی است که معادل کلاسیک ندارد و یک ویژگی کوانتومی به شمار می‌آید. نزدیک‌ترین ویژگی کلاسیک به اسپین، اندازه ‌حرکت زاویه‌ای است.

در یک ابررسانای معمول، اسپین الکترون‌ها، ۲/۱ است اما گروه پژوهشی دانشگاه مریلند دریافت که اسپین الکترون‌ها در این ماده خاص موسوم به ” YPtBi”، به ۲/۳ می‌رسد.

“ژان‌پیر پگلاین” (Johnpierre Paglione)، نویسنده ارشد این پژوهش می‌گوید: هیچ کس تصور نمی‌کرد چنین کشفی در مواد جامد ممکن باشد. حالت بالای اسپین در اتم‌های تک، ممکن است اما هنگامی که اتم‌ها در کنار هم و در حالت جامد قرار می‌گیرند، معمولا این حالت از بین می‌رود و اسپین آنها تغییر می‌کند.

شاید شرایط این ابررسانا، بتواند جهان را متحول کند و علم الکترونیک را به شکلی باورنکردنی، کارآمد سازد.

این پژوهش در مجله ” Science Advances” به چاپ رسیده است.

 منبع: ایسنا