به نقل از فست کمپانی، اگر تا پیش از سال ۲۰۲۳ در رابطه ابررساناها چیزی نشنیده بودید، به گمان زیاد اکنون می‌دانید که چه می باشند چون پژوهشگران در اغاز سال جاری، ادعاهای جدیدی را در رابطه ابررساناهایی نقل کردند که در دمای اتاق کار می‌کنند. در هر حال، هیچ کدام از این ادعاها به طور قطعی ثابت نشده‌اند و مقاله‌ای که توسط پژوهشگران «دانشگاه راچستر»(University of Rochester) در مجله «نیچر»(Nature) به چاپ رسیده می بود، به خواست نویسندگان در ماه نوامبر بعد گرفته شد.

نقل شدن نوشته کشف یک ماده ابررسانا که بتواند در دمای اتاق کار کند، نوشته جدیدی نیست.

ابررساناها اکنون فقط می‌توانند در دماهای زیاد سرد کار کنند. به این علت، یافتن دستگاهی که بتواند در دمای اتاق و بدون نیاز به نگهداری در فضای سرد کارآیی داشته باشد، می‌تواند همه چیز را از شبکه‌های برق و تجهیزات پزشکی گرفته تا محاسبات کوانتومی منقلب کند اما فیزیک‌دانان ابتدا باید چگونگی کارکرد آنها را بفهمند.

یک فیزیک‌دان هلندی در اغاز قرن بیستم، اتفاق ابررسانایی را کشف کرد و آزمایشگاه‌های سراسر جهان از آن زمان، موادی را آزمایش کردند که می‌توانند در دماهای گرم‌تر به حالت ابررسانایی برسند.

چطور این مواد می‌توانند الکتریسیته را بدون مقاومت هدایت کنند و چه نوع احتمالات فناورانه‌ای وجود دارند که پشتیبانی می‌کنند تا ابررساناها هر سال بهبود ‌یابند؟ در این گزارش، سه پژوهش از آرشیو مجله «The Conversation» آورده شده است که تاریخ، علم و آینده این اتفاق فیزیکی باورنکردنی را بازدید کرده‌اند.

۱. فیزیک ورای ابررسانایی

چطور امکان پذیر حتی یک جریان با مقاومت الکتریکی صفر تشکیل بشود؟ برای انجام دادن این کار باید فلز رسانا واقعا سرد نگه داشته بشود و دما حتی به صدها درجه زیر صفر برسد.

«مشکات باتاچاریا»(Mishkat Bhattacharya) فیزیک‌دان «مؤسسه فناوری راچستر»(RIT) نوشت: در دماهای معمولی، الکترون‌ها در مسیرهایی حرکت می‌کنند که تا حدی نامنظم می باشند. آنها به طور کلی می‌توانند برای حرکت آزادانه در یک سیم موفق شوند اما هر چند زمان یک بار با هسته‌های ماده برخورد می‌کنند. وقوع این برخوردها همان چیزی است که جریان الکترون‌ها را مسدود می‌کند و علتمقاومت کردن و گرم شدن مواد می‌بشود.

هسته همه اتم‌ها طبق معمول به طور مداوم ارتعاش دارند و می‌توانند به یکدیگر برخورد کنند. در مواد ابررسانا، الکترون‌های در جریان از یک اتم به اتم دیگر می‌روال و با همان فرکانس ارتعاش هسته‌ اتم‌های فلز ابررسانا، به ارتعاش درمی‌آیند. این بدان معناست که آنها به جای برخورد و تشکیل گرما، به طور صاف و هماهنگ حرکت می‌کنند و این دمای سرد است که امکان این چنین حرکت هماهنگی را فراهم می‌آورد.

۲. یک قرن ابررسانایی

جیوه اولین ماده‌ای می بود که در سال ۱۹۱۱ توسط «هایک کامرلینگ اونس»(Heike Kamerlingh Onnes) به گفتن ابررسانا کشف شد. گروه اونس برای دیدن این تاثییر ناچار شدند هلیوم مایع را تا منفی ۲۷۰ درجه سلسیوس خنک کنند. آنها سیم‌های ساخته‌شده از جیوه را برای ارسال جریان از بین مواد به کار بردند و سپس، تاثییر مقاومت الکتریکی را اندازه‌گیری کردند.

اونس و گروهش، آزمایش را چندین بار تکرار کردند تا یقین شوند اثری که مشاهده کرده‌اند واقعا اتفاق ابررسانایی است. این چنین، آنها همه توضیحات احتمالی دیگر را برای این تاثییر عیب‌یابی کردند اما به همان نتیجه رسیدند. اونس بعد از سه سال آزمایش توانست جریان‌هایی با مقاومت واقعا صفر را نشان دهد.

«دیوید نولتی»(David Nolte) فیزیک‌دان «دانشگاه پردو»(Purdue University) او گفت: اثبات ابررسانایی همیشه دشوار بوده است چون برخی فلزات می‌توانند به گفتن ابررساناها ظاهر شوند. درس‌هایی که اونس یک قرن پیش آموخت، امروز هم نقل می باشند. اونس دریافت این اکتشافات الزام زمان، صبر و مهم‌تر از همه، اثبات جریان‌هایی می باشند که هیچ زمان متوقف نمی‌شوند.

۳. آینده ابررسانا

یکی از با اهمیت ترین کاربردهای ابررساناهای آینده که در دمای اتاق کار می‌کنند، افت دادن گرمای تلف‌شده وسایل الکترونیکی است. وسایل الکترونیکی همانند تلفن‌های همراه و رایانه‌ها نه تنها می‌توانند زیاد سریع تر و کارآمدتر کار کنند، بلکه در مقیاس بزرگتر حتی شبکه‌های برق، خطوط برق و مراکز داده نیز می‌توانند گرمای تلف‌شده خود را افت دهند. این می‌تواند یک پیروزی بزرگ برای محیط زیست باشد.

«پگور آیناجیان»(Pegor Aynajian) فیزیک‌دان «دانشگاه بینگهمتون»(Binghamton University) نوشت: اگر ما موفق به ساخت یک ابررسانا در دمای اتاق شویم، آن گاه می‌توانیم به میلیاردها دلاری بپردازیم که در گرمای هدررفته برای انتقال انرژی از نیروگاه‌ها به شهرها هزینه می‌بشود. انرژی خورشیدی که در بیابان‌های خالی گسترده سراسر جهان جمع‌آوری می‌بشود، می‌تواند بدون اتلاف انرژی ذخیره و منتقل بشود تا انرژی شهرها را تامین کند و انتشار کردن گازهای گلخانه‌ای را به طور چشمگیری افت دهد.

نوعی ابررسانا از جنس مواد سرامیکی که توسط دانشمندان شرکت «آی‌بی‌ام سوئیس»(IBM Schweiz) ساخته ‌شده است، می‌تواند راهی برای رسیدن به یک ابررسانا در دمای اتاق باشد. پیشتر نشان داده شده است که این دسته از مواد در دماهای بالاتر -هرچند تا این مدت سرد- نسبت به ابررساناهای معمولی همانند سیم‌های جیوه اونس، نزدیک‌تر به منفی ۱۸۴ درجه سلسیوس کار می‌کنند.

در هر حال، اگرچه یک ابررسانا در دمای اتاق می‌تواند تجهیزات الکترونیکی و انتقال انرژی را منقلب کند اما مواد مناسب تا این مدت در دست نیستند. به حرف های آیناجیان، یک ابررسانای دمای اتاق به معنی واقعی کلمه، سوال میلیون دلاری بعدی است.