تقنية

نظرية جديدة فائقة لشرح الموصلية الفائقة

يقدم باحث من جامعة تسوكوبا نموذجًا نظريًا جديدًا للموصلية الفائقة عند درجات الحرارة العالية ، حيث يمكن للتيار الكهربائي أن يتدفق بدون مقاومة ، مما يؤدي إلى توليد ونقل طاقة عالي الكفاءة.

صاغ عالم في قسم فيزياء الكم المكثفة في جامعة تسوكوبا نظرية جديدة للموصلية الفائقة. استنادًا إلى حساب اتصال بيري ، يمكن لهذا النموذج تفسير النتائج التجريبية الجديدة بشكل أفضل من النظرية الحالية. يمكن أن يمكّن العمل شبكات الطاقة المستقبلية من نقل الطاقة دون خسائر.

تعتبر الموصلات الفائقة من المواد الجميلة التي قد تبدو تافهة في ظل الظروف البيئية ، ولكن عند تبريدها إلى درجات حرارة منخفضة للغاية ، فإنها تسمح للتيار الكهربائي بالتدفق دون مقاومة. هناك العديد من التطبيقات الواضحة للموصلية الفائقة ، مثل نقل الطاقة بلا خسارة ، لكن الفيزياء الكامنة وراء هذه العملية لا تزال غير مفهومة تمامًا. يُطلق على طريقة التفكير الراسخة في الانتقال من الموصل العادي إلى الموصل الفائق نظرية باردين-كوبر-شرافر (BCS). في هذا النموذج ، طالما أن الإثارة الحرارية تبقى صغيرة بدرجة كافية ، يمكن للجسيمات أن تشكل “أزواج كوبر” التي تتحرك معًا وتقاوم الانتشار. ومع ذلك ، لا يشرح نموذج BCS بشكل كافٍ جميع أنواع الموصلات الفائقة ، مما يحد من قدرتنا على إنشاء مواد فائقة التوصيل أكثر قوة تعمل في درجة حرارة الغرفة.

اليوم ، طور عالم من جامعة تسوكوبا نموذجًا جديدًا للموصلية الفائقة يكشف بشكل أفضل عن المبادئ الفيزيائية. بدلاً من التركيز على اقتران الجسيمات المشحونة ، تستخدم هذه النظرية الجديدة أداة رياضية تسمى اتصال بيري. تحسب هذه القيمة التواء الفضاء حيث تتحرك الإلكترونات. “في نظرية BCS القياسية ، أصل الموصلية الفائقة هو اقتران الإلكترونات. في هذه النظرية ، يُعرَّف التيار الفائق بأنه التيار دون تبديد الإلكترونات المقترنة ، بينما تخضع الإلكترونات المفردة دائمًا للمقاومة “، كما يوضح الأستاذ هيروياسو كويزومي.

للتوضيح ، تتشكل تقاطعات جوزيفسون عندما يتم فصل طبقتين فائقتي التوصيل بواسطة حاجز معدني رفيع أو عازل. بينما تستخدم على نطاق واسع في كاشفات المجال المغناطيسي عالية الدقة وأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، فإن تقاطعات جوزيفسون أيضًا لا تتطابق تمامًا مع نظرية BCS الداخلية. “في النظرية الجديدة ، يتمثل دور اقتران الإلكترون في تثبيت مركب بيري ، بدلاً من التسبب في الموصلية الفائقة في حد ذاته ، والتيار الفائق هو تدفق الإلكترونات المفردة والمزدوجة الناتج عن التواء الفضاء الذي تنتقل فيه الإلكترونات. إلى علاقة بيري “، كما يقول البروفيسور كويزومي ، لذلك يمكن أن يؤدي هذا البحث إلى تطورات في الحوسبة الكمية والحفاظ على الطاقة.

المرجع: “التوصيل الفائق من خلال اتصال بيري لوظائف الموجة متعددة الأجسام: إعادة النظر في أندريف – انعكاس سانت جيمس وتأثير جوزيفسون” بقلم هيروياسو كويزومي ، 5 يوليو 2021 مجلة الموصلية الفائقة والمغناطيسية الجديدة.
DOI: 10.1007 / s10948-021-05905-نعم

السابق
تكنولوجيا – تردد قناة | بوابة سعودي اون
التالي
التشكيل الرسمي لنهائي كوبا أمريكا بين الأرجنتين والبرازيل – اليوم السابع

اترك تعليقاً