پنج شنبه 25 مرداد 1397
دوشنبه 20 فروردین 1397 - 13:34:31 چاپ

کشف انقلابی در دمای پایین: ابررسانایی با اسپین بالا

دانش > دانش‌های بنیادی - ابررساناها دمایی نزدیک به ۲۷۳- درجه سانتی‌گراد دارند و جریان الکتریکی را بدون مقاومت و اتلاف عبور می‌دهند. پژوهشگران به‌تازگی ابررسانایی از مواد غیرفلزی ساخته‌اند که مدل‌های رایج را نقض می‌کند.

به گزارش خبرآنلاین و به نقل از ایسنا، 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 دقیقا صفر می‌شود و ماده به ویژگی دیامغناطیس کامل می‌رسد، یعنی میدان مغناطیسی را از درون خود طرد می‌کند.

هنگامی‌که الکتریسیته درون ماده‌ای جاری می‌شود، مثلا هنگامی‌که برای روشن کردن یک لامپ درون سیم‌ها جریان می‌یابد،ظاهرا به‌سرعت منتقل می‌شود؛ اما درحقیقت، الکتریسیته با الکترون‌هایی حمل می‌شود که در ساختار مولکولی ماده حرکت می‌کنند و با هر برخورد به اتم یا مولکول، قدری از انرژی خود را از دست می‌دهند. به دلیل همین مقاومت است که شبکه‌های توزیع جریان الکتریکی تا ۷درصد از انرژی خود را از دست می‌دهند؛ اما وقتی برخی از مواد تا دمای بسیار پایین و نزدیک به صفر کلوین (۲۷۳- درجه سانتی‌گراد) سرد می‌شوند، اتفاق دیگری رخ می‌دهد. در این مواد، الکترون‌ها بدون مقاومت و به‌طور منظم جریان می‌یابند. این پدیده را ابررسانایی می‌نامیم.

در حال حاضر، ابررسانایی برای ایجاد میدان‌های مغناطیسی قوی در دستگاه‌های ام‌آرآی، و قطارهای تعلیق مغناطیسی مگ‌لو (maglev) و شتاب‌دهنده‌های ذرات بنیادی به کار گرفته شده است. باوجودآنکه پیشرفت در این زمینه کند بوده ، فیزیک‌دانان به‌تازگی به کشف غیرمنتظره‌ای دست یافته‌اند. پژوهشگران دانشگاه مریلند ابررسانایی کشف کرده‌اند که عملکردش به دیگر ابررساناهایی که تاکنون دیده شده است، شباهتی ندارد.

طرحی خیالی از شکل‌گیری جفت‌ذرات با اسپین بالا در ابررسانای جدید

ابررسانای جدید «YPtBi» (بر اساس ترکیب عناصر سازنده‌اش) نام دارد و جالب‌تر این‌که برخلاف ابررساناهای معمول، در شرایط عادی حتی رسانای خوبی برای جریان الکتریکی نیست. هرچند این روش پیش‌ازاین به‌شکل نظری در ساختارهای غیرفلزی پیش‌بینی شده بود، اما این نخستین بار است که پژوهشگران توانسته‌اند آن را در آزمایشگاه بررسی کنند و جالب‌تر این‌که با دیگر پدیده‌های ابررسانایی شناخته‌شده تفاوت دارد.

راز این تفاوت در یکی از خواص ذاتی ذرات زیراتمی به نام تکانه زاویه‌ای ذاتی (spin) یا اسپین نهفته است. در ابررسانای معمولی، الکترون‌ها با اسپین یک‌دوم (۲/۱) جفت می‌شوند و با تکیه بر نوسان‌های ساختار اتمی، بی‌هیچ مقاومتی جریان پیدا می‌کنند؛ اما گروه پژوهشی دانشگاه مریلند در آزمایش‌های خود به این نتیجه رسید که ابررسانای جدید «YPtBi» حاصل تعامل ذراتی با اسپین سه‌دوم (۲/۳) است.

«ژان‌پیر پگلاین» (Johnpierre Paglione)، نویسنده ارشد مقاله این پژوهش می‌گوید: «هیچ‌کس تصور نمی‌کرد چنین کشفی در مواد جامد امکان‌پذیر باشد. حالت بالای اسپین در تک‌اتم‌ها ممکن است دیده شود، اما هنگامی‌که اتم‌ها در کنار هم و به حالت جامد قرار می‌گیرند، معمولا این وضعیت از بین می‌رود و اسپین آن‌ها به یک‌دوم می‌رسد.»

این پژوهش در مجله «Science Advances» به چاپ رسیده است.

۵۴۵۴

2 دیدگاه
  • mim
    دوشنبه 20 فروردین 1397 - 14:47:39
    پاسخ
    2 6

    ولمون کن عامو...دلار چیطور شد تونو بگو

    • فری بی غم
      دوشنبه 20 فروردین 1397 - 17:38:00
      4 0

      ول کردیم که تهش دلار شده این

ارسال دیدگاه

قوانین ارسال نظر
  • خبرآنلاین نظراتی را که حاوی توهین یا افترا است، منتشر نمی‌کند
  • لطفا از نوشتن نظرات خود به صورت حروف لاتین (فینگلیش) خودداری کنید
  • اگرچه تلاش می‌شود نظرات ظرف 2ساعت تعیین تکلیف شوند اما نظراتی که پس از ساعت 19 نوشته شود حداکثر تا 9 صبح روز بعد منتشر می‌شوند
  • با توجه به آن که امکان موافقت یا مخالفت با محتوای نظرات وجود دارد، معمولا نظراتی که محتوای مشابه دارند، انتشار نمی‌یابند بنابراین توصيه مي‌شود از مثبت و منفی استفاده کنید.

0/700

پربیننده‌ترین
وبگردی