اختراق الكم في الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية

• توصل العلماء إلى اكتشاف يمكن أن يساعد في حل اللغز الخفي المتمثل في الموصلية الفائقة في درجات الحرارة المرتفعة.
• نشرت في المجلة طبيعة يمكن أن يساعد في حل مشاكل الطاقة في العالم
• تقيس المراقبة التجريبية الجديدة اقتران الفجوة الزائفة في سحابة متفاعلة جذابة للغاية من ذرات الليثيوم الفرميونية.

اختراق في الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية

توصل فريق دولي من العلماء إلى اكتشاف جديد يمكن أن يساعد في حل اللغز الخفي للموصلية الفائقة في درجات الحرارة المرتفعة والمساعدة في حل مشاكل الطاقة في العالم.

في مقال نشر في المجلة طبيعةقاد البروفيسور المشارك هوي هو من جامعة سوينبورن للتكنولوجيا، بالتعاون مع باحثين من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية (USTC)، ملاحظة تجريبية جديدة لاقتران الفجوة الزائفة في السحب المتفاعلة الجذابة للغاية من ذرات الليثيوم الفرميونية.

السيولة الفائقة الكم وكفاءة الطاقة

بدلًا من جسيمين، يؤكد هذا على تقارب الفرميونات بين العديد من الجسيمات قبل الوصول إلى درجة حرارة حرجة وإظهار سيولة كمية كبيرة.

تتمتع المواد فائقة التوصيل ذات درجة الحرارة العالية بالقدرة على تحسين كفاءة الطاقة بشكل كبير من خلال توفير أجهزة كمبيوتر أسرع، وتمكين أجهزة تخزين الذاكرة الجديدة وتمكين أجهزة الاستشعار فائقة الحساسية.

يقول البروفيسور المشارك هو، الباحث الأسترالي الوحيد المشارك في الدراسة: “إن الظاهرة الأكثر إثارة للاهتمام في فيزياء الكم هي السيولة الفائقة الكمومية والموصلية الفائقة”.

كشف سر الشرطي الكاذب

“على الرغم من الجهود الهائلة التي بذلت على مدى العقود الأربعة الماضية، فإن أصل الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية، وخاصة ظهور فجوة الطاقة في الحالة الطبيعية قبل الموصلية الفائقة، لا يزال بعيد المنال”.

“الهدف الرئيسي من عملنا هو اتباع نموذج كتابي بسيط لدراسة أحد التفسيرين الرئيسيين للفجوة الزائفة – فجوة الطاقة دون التوصيل الفائق – باستخدام بنية الذرات فائقة البرودة”، يوضح البروفيسور المشارك هو.

تمت محاولة إجراء تحقيق في مزاوجة الكوبونات الكاذبة مع ذرات شديدة البرودة في عام 2010، لكنها لم تنجح. استخدمت هذه التجربة الدولية الجديدة أساليب متطورة مع تحكم غير مسبوق في المجال المغناطيسي فائق الاستقرار لإنتاج سحب فيرمي موحدة والقضاء على الاصطدامات النووية غير المرغوب فيها.

“هذه التطورات التكنولوجية الجديدة تؤدي إلى رصد فجوة زائفة. لقد وجدنا قمعًا للوزن الطيفي بالقرب من سطح فيرمي في الظروف العادية، دون الحاجة إلى أي نظريات مجهرية محددة لتناسب البيانات التجريبية.

إن الأستاذ المشارك هو متحمس لمساهماته في هذه الدراسة المهمة.

“سيكون لهذا الاكتشاف بلا شك آثار بعيدة المدى على الدراسة المستقبلية لأنظمة فيرمي شديدة التفاعل ويؤدي إلى تطبيقات محتملة في تقنيات الكم المستقبلية.”

لمزيد من المعلومات حول هذه الدراسة، راجع كشف أسرار الموصلية الفائقة الكمومية باستخدام الفرميونات فائقة البرودة.

المرجع: “ملاحظة وقياس الانقلاب الكاذب في غازات فيرمي الوحدة” بقلم Xi Li، Shuai Wang، Xiang Luo، Yu-Yang Zhou، Ke Xie، Hong-Chi Shen، Yu-Zhao Nie، Qijin Chen، Hui Hu، Yu-Ao تشين، شينغ-كان ياو، وجيان-وي بان، 7 فبراير 2024، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-023-06964-ي