گروهی از پژوهشگران که توسط مورتن رینگ اسکیلدسن، استادیار فیزیک دانشگاه نتردام، رهبری می‌شوند، شیوه‌‌ی جدیدی کشف کرده‌اند که در آن، الکترون‌های ابررسانا با میدان مغناطیسی اعمالی به آن‌ها، کنشی متقابل انجام می‌دهند.

ابررسانایی، پدیده‌ای است که در برخی مواد معین رخ می‌دهد و به معنای از بین رفتن کامل مقاومت الکتریکی ست. یکی از زمینه‌های مهم در مطالعه‌ی ابررساناها، واکنش ابررساناها در برابر میدان‌های الکتریکی است. این مطالعات، علاوه بر رابطه‌ی مشخص ابررساناها با کاربردهای عملی، روشی ایده‌آل برای دستیابی به درکی ژرف‌تر درباره‌ی جنبه‌های بنیادین ابررسانایی ست.

به گزارش خبرگزاری الکترونیوز و به نقل از فیزورگ، در آزمایش‌های گروه اسکیلدسن، ماده‌ی مورد بررسی CeCoIn5 بوده که این ماده، به ابررسانای فرمیون سنگین با دمای گذار 2.3 کلوین مشهور است. این نتایج با آزمایش پخش نوترون حاصل شد که با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه مونترال، دانشگاه ETH زوریخ، دانشگاه بیرمنگام، آزمایشگاه ملی لو‌س‌آلاموس و آزمایشگاه ملی بروکهاون در موسسه‌ی پول شیه‌ر سوئد همراه بود.

بیشتر ابررساناها در حضور میدان مغناطیسی، طوفان‌های الکتریکی‌‌ای تولید می‌کنند که آن‌ها را در لوله‌هایی از شار مغناطیسی محدود می‌کند. پیش از این، این طوفان‌ها در مدلی توصیف شده بود که برای آن، الکسی آبریکوسوف و ویتالی گینزبرگ در سال 2003 جایزه‌ی نوبل دریافت کرده بودند. اما، نتایجی که توسط اسکیلدسن و همکارانش حاصل شد، نشان‌دهند‌ه‌ی یک انحراف اساسی در مقایسه با رفتار عادی گذشته بود. اسکیلدسن در این باره گفت: «حتی در موادی همچون ابررساناهای فرمیون سنگین، که ماهیت میکروسکوپیک آن‌ها در حالت ابررسانایی هنوز برای ما پوشیده است، دیدگاه آبریکوسوف-گینزبرگ-لاندو، به مدت بیش از 50 سال، توصیفی پدیدارشناختی از طوفان‌های الکتریکی به ما ارائه داده است. اما در CeCoIn5، همان‌طور که آزمایش‌های ما نشان می‌دهند، این الگو نقض می‌شود و ما را مجبور می‌سازد که در درک خود از ابررسانایی بازنگری کنیم.»

بسیاری از مواد ابررسانا امکان نفوذ میدان‌های مغناطیسی را در یک وضعیت ترکیبی فراهم می‌کنند. در این وضعیت ترکیبی، ابرسیال توسط شبکه‌ی منظمی از طوفان‌های الکتریکی آبریکوسوف گرفتار می‌شود که هر کدام از این طوفان‌ها حامل یک کوانتوم از شار مغناطیسی هستند. نظریه‌ی پدیدارشناختی گینزبرگ-لاندو توصیف خوبی از وضعیت شبکه‌ای طوفان‌های آبریکوسوف ارائه کرده است. با اجرای آزمایش‌های پخش نوترون و محاسبه‌ی ضریب تشکیل شبکه‌ای از طوفان‌ها در ابررسانای فرمیون سنگین سریم-کبالت-ایندیم (CeCoIn5) مشخص شد که این ضریب با افزایش میدان، افزایش می‌یابد که این در تناقض با الگوی آبریکوسوف-گینزبرگ-لاندو بود.

کشف ابررسانایی در مواد سرامیک معین در دماهای بالای 140 کلوین، یعنی بالاتر از دمای جوش نیتروژن مایع، امکانات جدیدی را پیش روی امور کاربردی گشود. در حال حاضر، ابررساناها به طور گسترده در مواردی همچون: انتقال قدرت، موتورهای رانشی کشتی‌ها، قطارهای مغناطیسی، تصویربرداری پزشکی و فیلترهای دیجیتال برای مخابرات با سرعت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اگرچه مواد اعلام شده توسط اسکیلدسن و همکارانش به دلیل دمای گذار بسیار پایین به طور مستقیم با کاربردهای صنعتی در ارتباط نیست، اما بسیاری از ویژگی‌های آن‌ها شبیه ابررساناهای با دمای بالاست.

شرح آزمایش‌های گروه اسکیلدسن در نسخه‌ی 11 ژانویه‌ی مجله‌ی Science آمده است.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |