به گزارش سایت خبری ساعدنیوز و به نقل از زومیت:
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.
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 اسپین آشنا باشید. در ابررساناهای معمولی، الکترون‌ها حامل اسپین ۱/۲ هستند؛ اما تیم پژوهش در یک نوع ماده‌ی خاص به نام YptBi، به نتیجه‌ی دیگری رسیدند: الکترون‌ها دارای اسپین ۳/۲ 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 ۱/۲ خواهید داشت.
چند سال پیش برای اولین بار ابَررسانایی به نام YptBi کشف شد که در نوع خود یک شگفتی به‌شمار می‌رفت؛ زیرا خواص این ماده با معیارهای اصلی ابَررسانا یعنی رسانایی خوب و تعداد زیاد الکترون متحرک در دماهای نرمال سازگار نبود. بر اساس یک نظریه‌‌ی قراردادی، YptBi برای تبدیل شدن به ابررسانا در دماهای پایین‌تر از منفی ۲۷۲.۳۵ درجه‌ی سانتی‌گراد، به بیش از هزار برابر الکترون متحرک نیاز دارد؛ اما وقتی پژوهشگرها ماده را سرد کردند، در هر شرایطی ابررسانایی را مشاهده کردند. آخرین بررسی برای درک این فرآیند به بررسی برهم‌کنش مواد با میدان‌های مغناطیسی پرداخت تا به درک دقیق از فرآیندهای درونی آن برسد. معمولا وقتی ماده وارد حالت گذار به ابررسانا می‌شود، تلاش می‌کند هر میدان مغناطیسی اضافه‌ای را از سطح خود حذف کند؛ اما میدان مغناطیسی قبل از حذف کامل و سریع، در نزدیکی ماده باقی می‌ماند. میزان نفوذ میدان به ماده هم به نوع آرایش الکترونی آن وابسته است.
YptBi برای تبدیل شدن به ابررسانا در دماهای پایین‌تر از منفی ۲۷۲.۳۵ درجه‌ی سانتی‌گراد، به بیش از هزار برابر الکترون متحرک نیاز دارد
تیم پژوهش برای کشف تغییرات موجود در خواص مغناطیسی YptBi با دما، از حلقه‌های مسی استفاده کرد. نتایج به‌دست‌آمده عجیب بودند، زیرا گرم شدن ماده از دمای صفر مطلق شروع شد؛ دمای لازم برای نفوذ میدان مغناطیسی هم به‌صورت خطی افزایش یافت؛ درحالی‌که در شرایط عادی، این دما در ابررساناها به‌صورت نمایی افزایش می‌یابد.
پس از انجام مجموعه‌ای از اندازه‌گیری‌ها و محاسبات، بهترین توصیف برای فرآیند فوق این بود که الکترون‌ها باید به‌عنوان ذراتی با اسپین بالاتر تبدیل شوند، این احتمال قبلا برای ابررساناها در نظر گرفته نمی‌شد. بااینکه این نوع جدید ابررسانایی در دماهای بسیار پائین رخ می‌دهد، اکتشاف‌های اخیر مسیر جدیدی را در این زمینه باز می‌کنند. به‌گفته‌ی نویسنده‌ی ارشد، هیونسو کیم:
بررسی‌های ما قبلا محدود به جفت ذرات با اسپین ۱/۲ محدود بود؛ اما با در نظر گرفتن ذرات با اسپین بالاتر، چشم‌انداز پژوهشهای ابررسانایی توسعه یافته و جذاب‌تر شد.
هنوز هم نیاز به کسب اطلاعات بیشتر در مورد این پدیده داریم؛ اما کشف این نوع جدید ابررسانایی و تست و اندازه‌گیری آن به‌تنهایی می‌تواند یک پیشرفت عمده در ۱۰۰ سال آینده‌ی این زمینه‌ی پژوهشی به شمار برود. به گفته‌ی پائولیون، در جفت الکترون‌هایی با اسپین بالا، چه نیرویی باعث نگه‌داشتن این زوج کنار هم می‌شود؟ نظریه‌هایی درمورد علت این پدیده ارائه شده است ؛اما هنوز هم سؤال‌های اساسی در این مورد مطرح می‌شوند که آن را جذاب‌تر از گذشته می‌سازند.
