… 111 χρόνια μετά την ανακάλυψή της

Ο Χάικε Κάμερλιν Όνες (Heike Kamerlingh Onnes. 1853 – 1926) ήταν Ολλανδός πειραματικός φυσικός και νομπελίστας ο οποίος πρωτοπόρησε σε μεθόδους ψύξης και διερεύνησε πως συμπεριφέρονται τα υλικά όταν ψύχονται σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν. Το εργαστήριο κρυογονικής που δημιούργησε με «προτεσταντική» αυστηρότητα αποτέλεσε πρότυπο για τα ερευνητικά ινστιτούτα του 20ου αιώνα.
Δεν παρέλειπε ποτέ να τονίζει ότι οι φυσικές παρατηρήσεις πρέπει να εκτελούνται με αστρονομική ακρίβεια. Σε μια διάλεξή του στο Λέιντεν είπε τα εξής: «η επιδίωξη ποσοτικών ερευνών, δηλαδή ερευνών που εδραιώνουν σχέσεις ανάμεσα σε μετρήσεις φαινομένων, θα έπρεπε να κατέχει την πρώτη θέση στην πειραματική πρακτική των φυσικών. Δια της μετρήσεως προς την γνώση (Door meten tot weten) ιδού τι θα ήθελα να γράψω ως σύνθημα πάνω από την είσοδο κάθε εργαστηρίου φυσικής».

Το 1911, ο Kamerlingh Onnes χρησιμοποίησε υγρό ήλιο – ήταν ο πρώτος που κατάφερε να το υγροποιήσει – για να ψύξει τον υδράργυρο σε θερμοκρασία μερικούς βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν (T_C=4 Κ). Έτσι, ανακάλυψε ότι σ’ αυτή τη θερμοκρασία η ηλεκτρική του αντίσταση μηδενιζόταν:

Καμία μικροσκοπική θεωρία μέχρι σήμερα δεν είχε καταφέρει να εξηγήσει πλήρως τη υπεραγώγιμη συμπεριφορά του υδραργύρου και να προβλέψει την κρίσιμη θερμοκρασία του T_C=4,15 Κ.
111 χρόνια μετά την ανακάλυψη του Onnes, οι φυσικοί Trescaet al στην δημοσίευσή τους με τίτλο «Why mercury is a superconductor» υποστηρίζουν πως το κατάφεραν. Χρησιμοποιώντας βασικές αρχές της φυσικής υπολόγισαν με ακρίβεια την θερμοκρασία T_C του υδραργύρου, κάτι που θα μπορούσε να βοηθήσει στην αναζήτηση υπεραγωγών σε θερμοκρασία δωματίου.

Ο υδράργυρος αποτελεί εξαίρεση μεταξύ των συμβατικών υπεραγωγών, οι περισσότεροι από τους οποίους μπορούν να περιγραφούν επιτυχώς με σύγχρονες θεωρητικές μεθόδους. Για να αντιμετωπίσουν τις μοναδικές προκλήσεις του υδραργύρου, ο Gianni Profeta από το Πανεπιστήμιο της L’Aquila, και οι συνεργάτες του εξέτασαν όλες τις φυσικές ιδιότητες που σχετίζονται με την συμβατική υπεραγωγιμότητα, όπου πραγματοποιείται σύζευξη ηλεκτρονίων με φωνόνια. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές υπολόγισαν σχετικιστικά φαινόμενα τα οποία αλλάζουν τις συχνότητες των φωνονίων, που είχαν αγοηθεί σε παλαιότερες μελέτες. Έτσι, βελτίωσαν την περιγραφή των φαινομένων συσχέτισης ηλεκτρονίων που τροποποιούν τις ηλεκτρονικές ζώνες και έδειξαν ότι τα d-ηλεκτρόνια του υδραργύρου προκάλούν ένα ανώμαλο φαινόμενο θωράκισης που ευνοεί την υπεραγωγιμότητα, μειώνοντας την άπωση Coulomb μεταξύ των υπεραγώγιμων ηλεκτρονίων. Με αυτές τις βελτιώσεις, κατέληξαν στον υπολογισμό της κρίσιμης θερμοκρασίας T_C για τον υδράργυρο η οποία ήταν μόνο 2,5% χαμηλότερη από την πειραματική τιμή.

Η ερμηνεία της υπεραγώγιμης συμπεριφοράς του υδραργύρου, του αρχαιότερου υπεραγωγού, θα βρει μια θέση στα βιβλία φυσικής, αλλά μπορεί επίσης να προσφέρει πολύτιμα μαθήματα στην περαιτέρω έρευνα της υπεραγωγιμότητας, υποστηρίζει ο Profeta.

πηγή: https://physics.aps.org/articles/v15/s155

Κατηγορίες:ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Ετικέτες: ΥΠΕΡΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ, PHYSICS