الفراغ الذي يعزز الموصلية الفائقة: كيف رفعت تقلبات الفراغ الكمومية درجة حرارة NbSe₂

الفراغ في المفهوم المألوف هو خلاء لا شيء فيه. لكن في الفيزياء الكمومية، حتى الفضاء «الفارغ» يعجّ بجسيمات افتراضية تولد وتتلاشى، مولّدةً تقلبات دائمة. وهذه التذبذبات الخفية بالتحديد هي ما استخدمه العلماء لأول مرة لتعزيز الموصلية الفائقة لمادة دون تلامس مباشر أو تأثير خارجي.

وضع باحثون من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية طبقة رقيقة جدًا من ثنائي سيلينيد النيوبيوم (NbSe₂) داخل تجويف «مظلم» خاص — مرنان تيراهرتزي بحلقة مشقوقة. هذا التصميم يعزز التقلبات الكمومية للمجال الكهرومغناطيسي داخل الفراغ. ونتيجة لذلك، ارتفعت درجة حرارة الانتقال إلى الموصلية الفائقة بنسبة 5.4 % في عيّنة من ست طبقات، كما ازداد التيار الحرج والمجال المغناطيسي الحرج زيادة ملحوظة.

تنشأ الموصلية الفائقة عندما تشكّل الإلكترونات أزواجًا وتتحرك دون مقاومة عند درجات حرارة منخفضة. وعادةً ما تتطلب رفع هذه الدرجة إضافات كيميائية أو ضغطًا أو مجالات مغناطيسية قوية. أما هنا فقد تحقق الأثر عبر تبادل فوتونات افتراضية بين المادة والفراغ المعزَّز في التجويف. فتنخفض طاقة الحالة الموصلية الفائقة، مما يجعلها أكثر استقرارًا.

أجرى العلماء سلسلة من التجارب الضابطة، بتغيير هندسة التجويف والتردد والمواد، لاستبعاد الأسباب المعتادة مثل الإجهاد الميكانيكي أو التلوث. وقد ظهر التعزيز على نحو رنيني — فقط عند تطابق تردد التجويف مع التقلبات المنخفضة الطاقة للموصل الفائق. وهذا أكّد دور الفراغ الكمومي تحديدًا.

يفتح هذا الاكتشاف الأساس لنهج جديد — «الفراغونيات»، حيث يصبح الفراغ المصمَّم خصيصًا أداةً للتحكم في الحالات الكمومية. ولا تتطلب هذه الطريقة تأثيرًا طاقيًا مباشرًا، ويمكن أن تعمل دون تلامس، وهو أمر بالغ القيمة للبنى النانوية الهشة.

وفي المستقبل، ستساعد هذه التجاويف في إنشاء موصلات فائقة أكثر كفاءة للحواسيب الكمومية وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي وخطوط نقل الطاقة الموفرة للكهرباء. فلم يعد الفراغ خلفية سلبية، بل تحوّل إلى مشارك فاعل في العمليات الكمومية.