Фундаменталните ни константи са подходящи за свръхпроводници при стайна температура

Ваня Милева Последна промяна на 10 март 2025 в 00:00 395 0

Магнитооптично изображение на магнитни полета в свръхпроводник

Кредит DC van der Laan/NIST и J. Schwartz, NHMFL-FSU
Магнитооптично изображение на магнитни полета в YBCO (Итрий бариев меден оксид) свръхпроводник, показващо електрически свързани зърна (жълто) и граници на зърното (зелено), които образуват бариери за свръхпроводящи токове.

Екип от физици разкри фундаментална информация за горната граница на температурата на свръхпроводимост, която може да допринесе за промяна на бъдещето на технологиите.

Това откритие е прието за публикуване в Journal of Physics: Condensed Matter, предполага, че свръхпроводимостта при стайна температура - дълго време смятана за "свещения граал" на физиката на кондензираната материя - може наистина да е възможна в рамките на законите на нашата Вселена.

Свръхпроводниците - материали, които могат да провеждат електричество без съпротивление - имат потенциала да направят революция в преноса на енергия, медицинските изображения и квантовите компютри. Досега обаче те функционират само при изключително ниски температури, което ги прави непрактични за широка употреба. Надпреварата за намиране на свръхпроводник, който да работи при нормални (стайни) условия, е едно от най-интензивните и неуловими начинания в съвременната наука.

В най-новата си работа професорът от Лондонския университет "Куин Мери" Костя Траченко (Kostya Trachenko) и колегите му разкриват, че горната граница на температурата на свръхпроводимост TC е неразривно свързана с фундаменталните константи на природата - масата на електрона, заряда на електрона и константата на Планк. Подобни константи управляват всичко - от стабилността на атомите до формирането на звездите и синтеза на въглерода и други елементи, необходими за живота. Откритието на екипа показва, че горната граница варира от стотици до хиляда Келвина - диапазон, който спокойно включва стайната температура.

"Това откритие ни казва, че свръхпроводимостта при стайна температура не е изключена от фундаменталните константи", коментира професор Пикард от Университета в Кеймбридж, съавтор на това изследване. "То дава надежда на учените: мечтата е все още жива."

Резултатите вече са независимо потвърдени в отделно изследване, което добавя тежест към заключенията на екипа. Но последиците са още по-широки. Изследвайки как различните стойности на тези фундаментални константи могат да променят границите на свръхпроводимостта, изследователите са отворили завладяващ прозорец към природата на нашата Вселена.

Представете си свят, в който фундаменталните константи са различни и определят горната граница на ТС на едва една милионна част от Келвина. В такава Вселена свръхпроводимостта би била неоткриваема и ние никога не бихме я открили. И обратното, във Вселена, в която горната граница е милионна част от Келвина, свръхпроводниците щяха да са често срещани - дори в електрическата кана. "Проводникът би трябвало да стане свръхпроводим, вместо да се нагрява", обяснява професор Траченко. " Кипването на вода за чай би било съвсем различно предизвикателство."

Следователно изглежда, че самата причина, поради която общността е заета с преследването на свръхпроводник за стайна температура, е, че нашите фундаментални константи определят горната граница на ТС в диапазона 100-1000 К (диапазона на планетарните условия), където е нашата "стайна" температура.

Това изследване не само задълбочава разбирането ни за свръхпроводимостта, но и подчертава деликатния баланс на константите, които правят възможни нашата Вселена - и живота в нея. За учените и инженерите тази работа дава и ново усещане за посока. "Фактът, че свръхпроводимостта при стайна температура е теоретично възможна, като се имат предвид константите на нашата Вселена, е окуражаващ", добавят професорите Траченко и Пикард.

"Това е призив да продължим да изследваме, да експериментираме и да разширяваме границите на възможното."

Справка: Upper bounds on the highest phonon frequency and superconducting temperature from fundamental physical constants; Kostya Trachenko, Bartomeu Monserrat, Michael Hutcheon and Chris J Pickard; Journal of Physics: Condensed Matter; Accepted Manuscript online 3 March 2025; DOI: 10.1088/1361-648X/adbc39

Източник: https://www.qmul.ac.uk/media/news/2025/science-and-engineering/se/the-quest-for-room-temperature-superconductors.html

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !