Έσπασε ξανά το ρεκόρ υπεραγωγιμότητας σε υψηλές θερμοκρασίες;

Posted on 12/12/2018

0


Βρέθηκε ένα υλικό που μπορεί να εμφανίσει υπεραγώγιμη συμπεριφορά σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από αυτή που επικρατεί στον Βόρειο Πόλο. Αν η ανακάλυψη επαληθευτεί, θα μας φέρει πιο κοντά στην πραγματοποίηση της υπεραγωγιμότητας σε θερμοκρασίες δωματίου.

Η υπεραγωγιμότητα είναι ένα εντυπωσιακό φαινόμενο μηδενικής ηλεκτρικής αντίστασης που πραγματοποιείται όταν ορισμένα υλικά ψύχονται κάτω από μια κρίσιμη θερμοκρασία. Οι καλύτεροι υπεραγωγοί για να λειτουργήσουν πρέπει να ψύχονται με υγρό ήλιο ή υγρό άζωτο μέχρι τους -250 οC. Το ιερό δισκοπότηρο για τους ερευνητές είναι ένα υλικό που θα μπορούσε να γίνει υπεραγωγός γύρω στους  0 °C – η αποκαλούμενη υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου. Αν κάποτε ανακαλυφθεί κάτι τέτοιο, θα δημιουργήσει τεχνολογική επανάσταση, συμπεριλαμβανομένων των πολύ γρήγορων υπολογιστών και την μεταφορά δεδομένων.

Το ιστορικό της υπεραγωγιμότητας είναι γεμάτο από αμφίβολους ισχυρισμούς περί ανακάλυψης υπεραγώγιμων υλικών σε υψηλές θερμοκρασίες που τελικά ήταν αδύνατον να επαναληφθούν. Οι φυσικοί έχουν ένα όνομα γι αυτό: ΑΤΥΑ=Άγνωστης Ταυτότητας Υπεραγώγιμα Αντικείμενα [USO = unidentified superconducting objects], όπως λέμε ΑΤΙΑ= Άγνωστης Ταυτότητας Ιπτάμενα Αντικείμενα [UFO= Unidentified Flying Objects].

Έτσι, κάθε νέος ισχυρισμός περί ανακάλυψης υπεραγώγιμου υλικού σε υψηλές θερμοκρασίες πρέπει να αντιμετωπίζεται με μεγάλη προσοχή.

Ο Mikhail Eremets και οι συνεργάτες του στο Ινστιτούτο Max Planck στη Γερμανία ισχυρίζονται πως παρατήρησαν υπεραγώγιμες ιδιότητες στο υδρίδιου του λανθανίου (LaH10) σε θερμοκρασία 250 K, ή –23 °C. Πρόκειται για θερμοκρασία υψηλότερη από αυτή του Βόρειου Πόλου. Όμως υπάρχει ένας αστερίσκος. Το υπεραγώγιμο υλικό πρέπει να βρίσκεται σε πίεση 170 GPa – περίπου το ήμισυ της πίεσης που επικρατεί στο κέντρο της Γης.

Οι φυσικοί απαιτούν την ικανοποίηση τριών διαφορετικών φαινομένων για να πιστοποιήσουν ότι πραγματοποιήθηκε η υπεραγωγιμότητα. Το πρώτο είναι (προφανώς) η χαρακτηριστική απότομη πτώση της αντίστασης καθώς πέφτει η θερμοκρασία. Η ανακάλυψη των Eremets et al το ικανοποιεί.

Το δεύτερο περιλαμβάνει την αντικατάσταση των στοιχείων του δείγματος με βαρύτερα ισότοπα. Αυτό κάνει το πλέγμα να δονείται με διαφορετικό ρυθμό και αλλάζει την κρίσιμη θερμοκρασία ανάλογα. Οι Eremets et al αντικατέστησαν το υδρογόνο με δευτέριο στα δείγματά τους και είδαν την κρίσιμη θερμοκρασία να πέφτει στους 168 Κ όπως αναμενόταν.

Το τρίτο κριτήριο ονομάζεται φαινόμενο Meissner: ένας υπεραγωγός αποβάλλει κάθε μαγνητικό πεδίο. Εδώ υπάρχει δυσκολία στην επαλήθευσή του, γιατί τα δείγματα των ερευνητών είναι τόσο μικρά και τοποθετημένα σε διατάξεις επίτευξης υψηλών πιέσεων, ώστε η μέτρηση των μαγνητικών πεδίων να γίνεται πολύ δύσκολα. Η ομάδα του Eremets εργάζεται σκληρά για την πλήρη επιβεβαίωση και του τρίτου κριτηρίου.

Πάντως οι υπολογιστικές προσομοιώσεις δείχνουν ότι οι υπερ-υδρίτες του υττρίου μπορούν να γίνουν υπεραγωγοί στους 300 Κ – πραγματική θερμοκρασία δωματίου, πάντα όμως σε πιέσεις που επικρατούν στο κέντρο της Γης.

Μπορεί λοιπόν στο εργαστήριο να βρισκόμαστε πολύ κοντά στους υπεραγωγούς σε θερμοκρασία δωματίου, όμως εγείρεται το ερώτημα: «πότε θα μπορέσουμε να τους χρησιμοποιήσουμε στην καθημερινή μας ζωή;»

διαβάστε όλες τις λεπτομέρειες ΕΔΩ: «The record for high-temperature superconductivity has been smashed again« και ΕΔΩ: «Superconductivity at 250 K in lanthanum hydride under high pressures«