لقد وجد الفيزيائيون تفاعلًا مفقودًا في النظرية الأساسية للموصلية الفائقة

تحدث الموصلية الفائقة عادة في المواد المبردة إلى درجات حرارة منخفضة للغاية أو تحت ضغط مرتفع. وفقًا للنظرية الأساسية للموصلية الفائقة، نظرية BCS، تحت درجة الحرارة الحرجة، تتحد الإلكترونات الموجودة في المادة في أزواج كوبر، مما يساعد على تدفق التيار عبر المادة دون مقاومة. لا تشرح نظرية BCS سلوك جميع أنواع الموصلات الفائقة والحالات الغريبة التي لا تزال فيها الموصلية الفائقة ممكنة. في دراسة جديدة نُشرت في مجلة Physical Review Letters، تمكن الفيزيائيون من إيجاد وشرح التفاعلات بين أزواج كوبر التي استعصت على الباحثين سابقًا. وتبين أن هذه الهياكل مترابطة، أي أن سلوك كل زوجين يعتمد على من حولهما. تفترض نظرية BCS أن أزواج كوبر يتم توزيعها بشكل مستقل في جميع أنحاء الموصل الفائق وأن احتمال العثور على زوج من الإلكترونات بالقرب من نقطة مختارة لا يرتبط بموقع الأزواج الأخرى.

[shesht-info-block number=1]

عمل العلماء مع غاز فيرمي. لقد صنعوا ذرات الليثيوم المعدة خصيصًا والمبردة للغاية تتصرف مثل جزيئات الفرميون. تنتمي الإلكترونات إلى نفس النوع من الجسيمات وتخضع لنفس قوانين التفاعل وتنظيم الأزواج. ولذلك، غالبًا ما يستخدم الفيزيائيون غاز فيرمي كنموذج يصف جيدًا ما يحدث في الموصل الفائق. قام الفيزيائيون بحبس الذرات في شبكة بصرية سداسية الشكل وقاموا باستمرار بتصوير مواقعها في الفضاء باستخدام مجهر الغاز الكمي ذي الدقة الذرية، في ظروف يمكن للذرات أن تتحرك فيها. اتضح أنه بعد اتحاد الذرات في أزواج، بدأت تتحرك بشكل متزامن. علاوة على ذلك، فإن موقفهم يعتمد على موقف الأزواج الأخرى. حافظت الذرات المقترنة على بعدها عن الذرات المقترنة الأخرى. وقارن العلماء هذا بالطريقة التي يحافظ بها الأزواج الراقصون على مسافة من الآخرين في قاعة الرقص. لم يتم التنبؤ بهذا التأثير من خلال نظرية BCS.

[shesht-info-block number=2]

ولتأكيد النتائج، أجرينا عمليات محاكاة عددية أعادت إنتاج نفس النظام بدقة. وتزامنت النتائج مع البيانات التجريبية. تمكن العلماء من حساب المسافة بين أزواج الإلكترونات. تغير هذه النتيجة فهمنا الأساسي للموصلات الفائقة والمواد الكمومية الأخرى المصنوعة من الفرميونات. قد تقرب البيانات الجديدة العلماء من إنشاء موصلات فائقة الحرارة عالية الحرارة.