הריק שמגביר את המוליכות העל: כיצד תנודות קוונטיות של הוואקום העלו את הטמפרטורה של NbSe₂

נערך על ידי: Svitlana Velhush

הריק שמגביר את המוליכות העל: כיצד תנודות קוונטיות של הוואקום העלו את הטמפרטורה של NbSe₂-1

ואקום במובן המקובל הוא ריק, שבו אין דבר. אך בפיזיקה הקוונטית אפילו מרחב "ריק" שוקק חלקיקים וירטואליים שנולדים ונעלמים, ויוצרים תנודות מתמדות. דווקא בתנודות הבלתי נראות הללו השתמשו החוקרים לראשונה כדי להגביר את המוליכות העל של חומר ללא מגע ישיר או השפעה חיצונית.

חוקרים מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין הציבו ניוביום-דיסלניד דק במיוחד (NbSe₂) בחלל "אפל" מיוחד — מהוד טרה-הרץ עם טבעת מפוצלת. מבנה כזה מגביר את התנודות הקוונטיות של השדה האלקטרומגנטי בתוך הוואקום. כתוצאה מכך טמפרטורת המעבר של המוליכות העל עלתה ב-5.4 % בדגימה בת שש שכבות, וכן גדלו באופן ניכר הזרם הקריטי והשדה המגנטי הקריטי.

מוליכות על נוצרת כאשר אלקטרונים יוצרים זוגות ונעים ללא התנגדות בטמפרטורות נמוכות. בדרך כלל כדי להעלות את הטמפרטורה הזו דרושים תוספים כימיים, לחץ או שדות מגנטיים חזקים. כאן לעומת זאת הושג האפקט הודות לחילופי פוטונים וירטואליים בין החומר לוואקום המוגבר של החלל. האנרגיה של המצב המוליך-על יורדת, מה שהופך אותו ליציב יותר.

החוקרים ערכו סדרה של ניסויי בקרה, תוך שינוי הגאומטריה של החלל, התדר והחומרים, כדי לשלול סיבות רגילות כמו מאמץ מכני או זיהום. ההגברה הופיעה באופן תהודי — רק כאשר תדר החלל תאם את התנודות בעלות האנרגיה הנמוכה של המוליך-העל. הדבר אישר את תפקידו של הוואקום הקוונטי דווקא.

הריק שמגביר את המוליכות העל: כיצד תנודות קוונטיות של הוואקום העלו את הטמפרטורה של NbSe₂-4

הגילוי מניח את היסוד לגישה חדשה — "ואקומוניקה", שבה ריק שתוכנן במיוחד הופך לכלי לשליטה במצבים קוונטיים. השיטה אינה דורשת השפעה אנרגטית ישירה ויכולה לפעול ללא מגע, דבר שיקר במיוחד למבנים ננומטריים שבירים.

בפרספקטיבה, חללים כאלה יסייעו ליצור מוליכי-על יעילים יותר עבור מחשבים קוונטיים, מכשירי דימות בתהודה מגנטית וקווי הולכת חשמל חסכוניים באנרגיה. הריק מפסיק להיות רקע פסיבי והופך למשתתף פעיל בתהליכים קוונטיים.

הריק שמגביר את המוליכות העל: כיצד תנודות קוונטיות של הוואקום העלו את הטמפרטורה של NbSe₂-6
26 צפיות

מקורות

  • Scientists just made a superconductor stronger using “empty space”

תגובות

קראו כתבות נוספות בנושא זה:

מצאתם טעות או אי-דיוק?הערותיכם ייבחנו בהקדם האפשרי.