Τι καθιστά δυνατή την υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας; Οι ερευνητές πλησιάζουν σε μια ενοποιημένη θεωρία
Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια θεωρία που περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο οι αλληλεπιδράσεις των ηλεκτρονίων και των δονήσεων μέσα σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα δημιουργούν υπεραγωγιμότητα. Η θεωρία προέβλεψε σωστά ότι ορισμένες ενώσεις που έγιναν από αρσενικό και υδρογόνο θα ήταν υπεραγωγοί σε θερμοκρασίες τόσο υψηλές όσο -23 βαθμοί Κελσίου, η οποία είναι πολύ υψηλότερη από την κρίσιμη θερμοκρασία των περισσότερων συμβατικών υπεραγωγών.
Αυτή η νέα κατανόηση της υπεραγωγιμότητας υψηλής θερμοκρασίας θα μπορούσε μια μέρα να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων υλικών που μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς αντίσταση, επαναλαμβάνοντας τον τρόπο με τον οποίο τροφοδοτούμε τα σπίτια και τις επιχειρήσεις μας.
Το κλειδί για την υπεραγωγικότητα υψηλής θερμοκρασίας
Η υπεραγωγιμότητα είναι η ικανότητα ενός υλικού να διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια χωρίς αντίσταση. Αυτό σημαίνει ότι ένα ρεύμα ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να ρέει μέσω ενός υπεραγωγού χωρίς καμία απώλεια ενέργειας. Οι υπεραγωγοί χρησιμοποιούνται σε ποικίλες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων μηχανών μαγνητικής τομογραφίας, επιταχυντών σωματιδίων και αμαξοστοιχιών υψηλής ταχύτητας.
Οι συμβατικοί υπεραγωγοί είναι σε θέση μόνο να υπερασπιστούν σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, κοντά στο απόλυτο μηδέν. Αυτό τους καθιστά ανέφικτες για τις περισσότερες εφαρμογές πραγματικού κόσμου. Στη δεκαετία του 1980, οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια νέα κατηγορία υλικών που ονομάζονταν υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας που μπορούν να υπεραγωγούν σε θερμοκρασίες τόσο υψηλές όσο -196 βαθμούς Κελσίου. Αυτά τα υλικά έχουν τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση σε πολλές τεχνολογίες, αλλά η ανάπτυξή τους έχει παρεμποδιστεί από την έλλειψη κατανόησης του τι τους καθιστά υπεραγωγικές.
Η νέα θεωρία που αναπτύχθηκε από την ομάδα των ερευνητών παρέχει μια ενοποιημένη εξήγηση για την υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας. Η θεωρία δείχνει ότι η υπεραγωγιμότητα προκύπτει από τις αλληλεπιδράσεις των ηλεκτρονίων και των δονήσεων μέσα στο πλέγμα ενός κρυστάλλου. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις δημιουργούν ένα είδος "υπερφυσικού" κατάστασης στην οποία τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω του πλέγματος χωρίς αντίσταση.
Οι συνέπειες αυτής της νέας θεωρίας
Η νέα θεωρία είναι μια σημαντική ανακάλυψη στην κατανόηση της υπεραγωγιμότητας υψηλής θερμοκρασίας. Παρέχει έναν τρόπο πρόβλεψης ποια υλικά θα είναι υπεραγωγοί και πώς να σχεδιάσουν υλικά με ακόμη υψηλότερες κρίσιμες θερμοκρασίες. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων υπεραγωγικών υλικών που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών.
Ορισμένες πιθανές εφαρμογές υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας περιλαμβάνουν:
* μετάδοση ισχύος: Οι υπεραγωγοί θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις με ελάχιστη απώλεια ενέργειας. Αυτό θα μας επιτρέψει να οικοδομήσουμε πιο αποτελεσματικά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας και να μειώσουμε την εξάρτηση μας από τα ορυκτά καύσιμα.
* μαγνητική αφαίρεση: Οι υπεραγωγοί θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να λεηλατούν τρένα πάνω από τις διαδρομές, να μειώσουν την τριβή και να επιτρέψουν στα τρένα να ταξιδεύουν σε πολύ υψηλότερες ταχύτητες.
* απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI): Οι υπεραγωγοί χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία των ισχυρών μαγνητικών πεδίων που χρησιμοποιούνται σε μηχανές μαγνητικής τομογραφίας. Αυτό θα μπορούσε να μας επιτρέψει να οικοδομήσουμε πιο ισχυρές και ευαίσθητες μηχανές μαγνητικής τομογραφίας.
Η νέα θεωρία είναι ένα σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη αυτών και άλλων εφαρμογών για υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας. Είναι μια απόδειξη για τη δύναμη της επιστημονικής έρευνας και έχει τη δυνατότητα να μεταμορφώσει τον τρόπο που ζούμε τη ζωή μας.
