اختراق الكم في الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية

• توصل العلماء إلى اكتشاف قد يساعد في حل اللغز المجهري للموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية
• الورقة المنشورة في طبيعة يمكن أن تساعد في معالجة مشاكل الطاقة في العالم
• تحدد الملاحظة التجريبية الجديدة الاقتران الكاذب 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 قد يساعد في حل اللغز المجهري للموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية ومعالجة مشاكل الطاقة في العالم.

في ورقة نشرت في المجلة طبيعةتعاون الأستاذ المساعد بجامعة سوينبورن للتكنولوجيا هوي هو مع باحثين في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية (USTC) في ملاحظة تجريبية جديدة تحدد مقدار الاقتران الكاذب في سحابة متفاعلة جذابة للغاية من ذرات الليثيوم الفرميونية.

السيولة الفائقة الكم وكفاءة الطاقة

ويؤكد هذا الاقتران بين العديد من الجسيمات للفرميونات قبل أن تصل إلى درجة حرارة حرجة وتُظهر سيولة كمومية فائقة ملحوظة، بدلاً من جسيمين فقط.

تحمل المواد فائقة التوصيل ذات الحرارة العالية إمكانية تحسين كفاءة استخدام الطاقة بشكل كبير من خلال توفير أجهزة كمبيوتر أسرع، والسماح بأجهزة تخزين ذاكرة جديدة، وتمكين أجهزة استشعار فائقة الحساسية.

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

كشف الغموض 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”.

“كان الهدف الرئيسي لعملنا هو محاكاة نموذج كتابي بسيط لفحص أحد التفسيرين الرئيسيين للفجوة الزائفة – فجوة الطاقة دون التوصيل الفائق – باستخدام نظام من الذرات فائقة البرودة”، يوضح البروفيسور المشارك هو.

تمت محاولة التحقيق في الاقتران الكاذب مع الذرات فائقة البرودة في عام 2010، لكنها لم تنجح. استخدمت هذه التجربة الدولية الجديدة أحدث الأساليب لتحضير سحب فيرمي المتجانسة وإزالة الاصطدامات بين الذرية غير المرغوب فيها، مع التحكم في المجال المغناطيسي فائق الاستقرار بمستويات غير مسبوقة.

“هذه التطورات التقنية الجديدة تؤدي إلى ملاحظة فجوة زائفة. ومن دون الحاجة إلى استدعاء أي نظريات مجهرية محددة لتناسب البيانات التجريبية، وجدنا قمع الوزن الطيفي بالقرب من سطح فيرمي في الحالة الطبيعية.

إن البروفيسور المشارك هو متحمس لمساهماته في هذه الدراسة التاريخية.

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

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

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