A step nearer to understanding superconductivity 

گامي به پيش در شناخت ابررسانايي

انتقال انرژي بدون هيچ‌گونه اتلاف، سفر در قطارهايي كه به صورت مغناطيسي به پرواز در آمده‌اند، تصويرگيري پزشكي (MRI) با دستگاه‌هايي در مقياس كوچك: همه اين چيزها مي‌توانند واقعيت پيدا كنند اگر موادابررسانايي داشته باشيم كه در دماي اتاق كار مي‌كنند.

 

اكنون، پژوهشگران  مرکز پژوهش های علمی فرانسه گامي ديگر در راهي به پيش رفته‌اند كه به اين هدف نهايي مي‌انجامد. آن‌ها سرشت فلزي گروهي از مواد ابررساناي دما بالا را آشكار ساخته‌اند. اين نتيجه كه در شماره‌ي 31 مه 2007 مجله نيچر چاپ شد، چيزي است كه براي بيست سال بي‌صبرانه در انتظار آن بودند. اين نتيجه راه را براي شناخت اين پديده هموار و توصيف نظري كامل آن را امكان‌پذير مي‌سازد.

 

ابررسانايي حالتي از ماده است كه با مقاومت الكتريكي صفر و نفوذپذيري دربر ابر ميدان مغناطيسي مشخص مي‌شود. مثلاً اين پديده هم اكنون در تصويرگيري پزشكي (دستگاه‌هاي MRI به كار مي‌رود) و مي‌تواند كاربردهاي تماشايي در ترابري و ذخيره‌ي انرژي الكتريكي بدون اتلاف داشته‌باشد، يعني توسعه‌ي دستگاه‌هاي ترابري مبتني بر پرواز مغناطيسي، ارتباطات بي‌سيم، و حتي رايانه‌هاي كوانتومي.

 

      با اين همه اين واقعيت كه ابررسانايي فقط در دماهاي بسيار كم صورت مي‌گيرد، فعلاً كاربردهاي آن را محدود ساخته است. در واقع، ابررسانايي هنگامي در سال 1911 كشف شد كه توانستند راهي را براي مايع كردن هليم در دماي 2/4 كلوين (C269- )  پيدا كنند (كشفي كه جايزه نوبل فيزيك دو سال بعد به آن داده شد).

 

      از پايان سال‌هاي دهه‌ي 1980 (جايزه‌ي نوبل فيزيك سال 1987) پژوهشگران موفق به يافتن مواد ابررسانايي "دما بالا" شدند. برخي از اين تركيب‌ها را مي‌توان صرفاً با استفاده از نيتروژن مايع (K 77 يا C 196- ) ابررسانا ساخت. اكنون ركورد دماي بحراني (دماي تغيير حالت كه در كم‌تر از آن ابررسانايي به وقوع مي‌پيوندد) 138K (C 135-) است. اين گروه جديد ابررساناها كه استفاده از آن‌ها راحت‌تر و ارزان‌تر است، حركت جديدي را در مسابقه‌ي يافتن دماهاي بحراني هر چه بالاتر به وجود آورده‌اند كه هدف نهايي آن يافتن موادي است كه در دماي اتاق ابررسانا باشند. با اين همه، برخي از پرسش‌هاي بنيادي مانند اين كه چه عاملي سبب ابررسانايي در مقياس‌هاي ميكروسكوپي مي‌شود. يعني، "الكترون‌هاي اين مواد چه رفتاري دارند". تا كنون مانع از موفقيت پژوهشگران شده است.

 

پژوهشگران آزمايشگاه ملي كه در مورد ميدان‌هاي مغناطيسي تپشي، به همراه پژوهشگران شربورگ كار مي‌كنند، به خاطر مهارت و تجربه‌ي خود در كار با ميدان‌هاي مغناطيسي قوي " نوسان‌هاي كوانتومي" را مشاهده كرده‌اند. آن‌ها نمونه‌هاي خود را در معرض ميدان مغناطيسي به بزرگي 62 تسلا (يك ميليون بار قوي‌تر از ميدان مغناطيسي زمين) در دماهاي بسيار كم (بين K 5/1 و K 2/4( قرار دادند. ميدان مغناطيسي حالت ابررسانايي را از بين مي‌برد و نمونه كه اكنون در حالت عادي است، نوسان مقاومت الكتريكي بر حسب ميدان مغناطيسي را از خود نشان مي‌دهد. اين نوع نوسان مشخصه‌ي فلزات است، يعني در نمونه‌هاي بررسي شده، الكترون‌ها همانند فلزات رفتار مي‌كنند.

 

پژوهشگران مي‌توانند از اين كشف كه بيست سال بي‌صبرانه در انتظارش بودند براي بهبود شناخت خود از ابررسانايي دما با او بهره بگيرند كه تا كنون در برابر تمام تلاش‌هاي انجام شده در جهت مدل دادن به آن مقاومت كرده است. اين كشف براي نظم بخشيدن به نظريه‌هاي بسياري كه براي توصيف اين پديده مطرح شده، سودمند است و مبناي محكمي را براي ساختن نظريه‌اي جديد به وجود مي‌آورد. اين كشف شرح مواد مؤثرتر، با دماهاي بحراني نزديك به دماي اتاق را امكان‌پذير مي‌سازد.

ترجمه : دکتر منیژه رهبر 

     مرجع