Θεωρίες φυσικής Τεχνολογία-Νέες Εφαρμογές

Γερμανοί φυσικοί έσπασαν άλλο ένα ρεκόρ υψηλής θερμοκρασίας για υπεραγωγιμότητα

Written by Δ.Μ.

Επιστήμονες στη Γερμανία λένε ότι έπιασαν ένα νέο ορόσημο υπεραγωγιμότητας. Πέτυχαν ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς αντίσταση μόλις στους -23 βαθμούς Κελσίου ή σχεδόν τη μισή από τη μέση χειμερινή θερμοκρασία στο βόρειο πόλο. Αν και το υπεραγώγιμο υλικό της ομάδας δεν έχει ακόμη επαληθευτεί, ο ισχυρισμός τους πρέπει να είναι γεγονός γιατί το έργο καθοδήγησε ο Mikhail Eremets, φυσικός στο Ινστιτούτο Max Planck για τη Χημεία, ο οποίος είχε φτάσει το προηγούμενο ρεκόρ υψηλής θερμοκρασίας για υπεραγωγιμότητα το 2014 στους -70 βαθμούς Κελσίου.

Share

Επιστήμονες στη Γερμανία λένε ότι έπιασαν ένα νέο ορόσημο υπεραγωγιμότητας. Πέτυχαν ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς αντίσταση μόλις στους -23 βαθμούς Κελσίου ή σχεδόν τη μισή από τη μέση χειμερινή θερμοκρασία στο βόρειο πόλο. Αν και το υπεραγώγιμο υλικό της ομάδας δεν έχει ακόμη επαληθευτεί, ο ισχυρισμός τους πρέπει να είναι γεγονός γιατί το έργο καθοδήγησε ο Mikhail Eremets, φυσικός στο Ινστιτούτο Max Planck για τη Χημεία, ο οποίος είχε φτάσει το προηγούμενο ρεκόρ υψηλής θερμοκρασίας για υπεραγωγιμότητα το 2014 στους -70 βαθμούς Κελσίου.

superconducting-levitation_1024

 

Η υπεραγωγιμότητα , που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1911, είναι ένα περίεργο φαινόμενο. Συνήθως, η ροή ενός ηλεκτρικού ρεύματος συναντά κάποιο βαθμό αντίστασης, κι όσο μεγαλύτερη είναι η αγωγιμότητα ενός υλικού, τόσο λιγότερη αντίσταση έχει ο αγωγός και το ρεύμα μπορεί να ρέει πιο ελεύθερα.

Αλλά σε χαμηλές θερμοκρασίες σε ορισμένα υλικά, συμβαίνει κάτι παράξενο. Η αντίσταση μειώνεται στο μηδέν και το ρεύμα ρέει απρόσκοπτα. Όταν συνοδεύεται από το φαινόμενο Meissner – η απώθηση – απομάκρυνση των μαγνητικών πεδίων του υλικού καθώς μεταβαίνει κάτω από αυτή την κρίσιμη θερμοκρασία – αυτό ονομάζεται υπεραγωγιμότητα.

Η επονομαζόμενη υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου , πάνω από 0 βαθμούς Κελσίου, είναι κάτι σαν το Ιερό Δισκοπότηρο για τους επιστήμονες. Αν μπορούσε να επιτευχθεί, θα βελτίωναν την ηλεκτρική απόδοση των συσκευών, βελτιώνοντας σημαντικά τα ηλεκτρικά δίκτυα, τη μεταφορά δεδομένων υψηλής ταχύτητας και τους ηλεκτροκινητήρες, για να αναφέρουμε μερικές πιθανές εφαρμογές.

Είναι κάτι για το οποίο εργάζονται πολλά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο, με νέους ισχυρισμούς για υψηλή θερμοκρασία υπεραγωγιμότητας που εκτρέφονται από καιρό σε καιρό που στη συνέχεια αποτυγχάνουν οι δοκιμές υπεραγωγιμότητας .

Ο Eremets και η ομάδα του πέτυχαν το προηγούμενο ρεκόρ υπεραγωγιμότητας σε υψηλές θερμοκρασίες χρησιμοποιώντας υδρόθειο κάτω από 150 Gigapascals πίεσης (για σύγκριση ο πυρήνας της γης κυμαίνεται μεταξύ 330 και 360 gigapascals ).

Οι επιστήμονες που έσπευσαν να καταλάβουν την υπεραγωγιμότητα του υδρόθειου πιστεύουν ότι αυτό το αποτέλεσμα είναι δυνατό επειδή το υδρόθειο είναι τόσο ελαφρύ υλικό που μπορεί να δονείται σε υψηλές ταχύτητες, πράγμα που σημαίνει υψηλότερες θερμοκρασίες – αλλά η πίεση είναι απαραίτητη για να μην δονείται.

Η νέα όμως έρευνα χρησιμοποίησε ένα διαφορετικό υλικό, που ονομάζεται υδρίδιο του λανθανίου (LaH10) , κάτω από πίεση, περίπου, 170 Gigapascals.  Νωρίτερα φέτος, η ομάδα ανέφερε ότι είχε επιτύχει υπεραγωγιμότητα χρησιμοποιώντας αυτό το υλικό στους -58,15 ° C  – και τώρα, μόλις λίγους μήνες αργότερα, έχουν βελτιωθεί σε αυτό το αποτέλεσμα.

«Αυτό το άλμα, κατά 50 Kelvin, από το προηγούμενο κρίσιμο σημείο θερμοκρασίας των 203 Kelvin,» έγραψαν οι ερευνητές στην εργασία τους «δείχνει την πραγματική πιθανότητα να επιτευχθεί υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου (δηλαδή στους 273 Kelvin) στο εγγύς μέλλον σε υψηλές πιέσεις και την προοπτική της συμβατικής υπεραγωγιμότητας στην πίεση του περιβάλλοντος. »

Το αποτέλεσμα δεν έχει ακόμη επαληθευτεί από την επιστημονική κοινότητα και το πείραμα αναμένει την επανάληψη του.

Υπάρχουν τρεις δοκιμές, αναφέρει το MIT Technology Review , καιι η ομάδα έχει επιτύχει μόνο δύο: την πτώση της αντίστασης κάτω από ένα κρίσιμο κατώτατο όριο θερμοκρασίας και την αντικατάσταση στοιχείων στο υλικό με βαρύτερα ισότοπα (το υδρογόνο με δευτέριο ) για να παρατηρήσουν μια αντίστοιχη πτώση της θερμοκρασίας υπεραγωγιμότητας. Αυτό κάνει το πλέγμα να δονείται με διαφορετικό ρυθμό και αλλάζει την κρίσιμη θερμοκρασία ανάλογα. 

Το τρίτο είναι το φαινόμενο Meissner , το οποίο είναι το όνομα που δίνεται σε μία από τις υπογραφές της υπεραγωγιμότητας. Καθώς το υλικό περνά κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία και μεταβαίνει σε υπεραγωγιμότητα, αποβάλει το μαγνητικό του πεδίο.

Η ομάδα δεν έχει ακόμη παρακολουθήσει αυτό το φαινόμενο, επειδή το δείγμα τους είναι τόσο μικρό – πολύ κάτω από τις δυνατότητες ανίχνευσης του μαγνητόμετρου τους. Ωστόσο, η μετάβαση σε υπεραγωγιμότητα έχει επίσης επίδραση στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Δεν είναι άμεση ανίχνευση, αλλά η ομάδα μπόρεσε να παρατηρήσει αυτό το αποτέλεσμα.

Δεν υπάρχει βέβαια το φαινόμενο Meissner, αλλά φαίνεται πολλά υποσχόμενο. Και μπορείτε να στοιχηματίσετε ότι οι φυσικοί θα πέφτουν ο ένας πάνω στον άλλο για να το επαληθεύσουν και να επιχειρήσουν να αντιγράψουν το αποτέλεσμα της ομάδας.

Πηγή

About the author

Δ.Μ.

Share