قد تؤدي الانفجارات القصيرة للضوء إلى تحويل بعض المواد إلى موصلات فائقة عابرة. وتعزز دراسة جديدة الحجة لصالح هذا الادعاء المثير للجدل، والذي طرح لأول مرة منذ أكثر من عقد من الزمان. ولكن في حين أن بعض الفيزيائيين مقتنعون، يظل آخرون متشككين.
تنقل الموصلات الفائقة الكهرباء دون مقاومة، وعادة فقط في درجات حرارة منخفضة. ولكن منذ عام 2011، زعم بعض العلماء أن بعض المواد، عندما تتعرض لنبضات ليزر شديدة وقصيرة للغاية، يمكن أن تصبح موصلات فائقة لفترة وجيزة في درجات حرارة أعلى بكثير من حدها الطبيعي، بما في ذلك درجة حرارة الغرفة.
أظهر البحث السابق تغيرًا مؤقتًا في انعكاسية الكوبرات، وهي مركبات تحتوي على النحاس والأكسجين، عندما تتعرض للضوء. وأشار هذا التغيير إلى انخفاض في المقاومة يستمر لمدة تريليونات من الثانية، أو بيكو ثانية. وزعم المنتقدون أن التغيير قد يكون ناجمًا عن تأثيرات أخرى غير الموصلية الفائقة.
الدراسة الجديدة ترد على هذا. في العاشر من يوليو/تموز، نشر الفيزيائي أندريا كافاليري وزملاؤه تقريراً في مجلة “نيتشر” يفيد بأن أحد الكوبريتات يطرد المجالات المغناطيسية عندما يصطدم بالضوء. ويقولون إن هذا الطرد هو السمة المميزة للموصلية الفائقة المعروفة باسم تأثير مايسنر (SN: 7/6/15).
يقول الفيزيائي دميتري باسوف من جامعة كولومبيا، الذي لم يشارك في البحث، إن هذه الملاحظة “هي في الأساس توقيع لا لبس فيه للموصلية الفائقة”.
لا يقتنع الجميع بهذا العمل الجديد. يقول الفيزيائي ستيف دودج من جامعة سيمون فريزر في برنابي بكندا: “إنهم يرون هذا التغيير الذي يستمر لمدة [حوالي] بيكو ثانية، وليس من الواضح على الفور أنه نفس الشيء مثل تأثير مايسنر”.
تجذب الموصلات الفائقة اهتمامًا شديدًا من الفيزيائيين، ويرجع ذلك جزئيًا إلى إمكاناتها التكنولوجية. يمكن للموصل الفائق الذي يعمل في درجات حرارة عالية أن يسمح بنقل طاقة أكثر كفاءة، على سبيل المثال، مما قد يوفر كميات هائلة من الطاقة. ولا تزال الألغاز تكتنف هذه الظاهرة. إن الكوبريتات موصلة فائقة عند درجات حرارة أعلى من معظم الكوبريتات، وما زال من غير المفهوم تمامًا سبب ذلك.
كان العلماء يعرفون أن الضوء يمكن أن يعطل الموصلية الفائقة، لكن فكرة أن الضوء يمكن أن يولدها أيضًا كانت غير متوقعة ومثيرة للجدل. وفي الدراسات السابقة، “كانت الأمور ذاتية بعض الشيء، فقد كانت تشبه الموصلية الفائقة ولكن … لا يمكنك التأكد حقًا”، كما يقول كافاليري، من معهد ماكس بلانك لبنية وديناميكيات المادة في هامبورج.
لذلك ركز كافاليري وزملاؤه أنظارهم على تأثير مايسنر. درسوا نوعًا من الكوبريتات يسمى أكسيد النحاس والإتريوم والباريوم، أو YBCO. هذه فئة من المركبات التي أظهرت سابقًا علامات على الموصلية الفائقة المستحثة بالضوء.
لكن قياس التغيرات في المجال المغناطيسي بدقة على مدى بيكو ثانية ليس بالأمر السهل. يقول كافاليري: “لا توجد تقنية موجودة تسمح لك بإجراء هذا القياس”.
وقد ابتكر الفريق مخططاً يستخدم بلورة من فوسفيد الغاليوم توضع بجوار YBCO لقياس المجالات المغناطيسية. وفي التجارب التي أجريت داخل مجال مغناطيسي موجود مسبقاً، ضرب الباحثون YBCO بالليزر، وأرسلوا ليزراً ثانياً عبر البلورة. وقد غيرت الرحلة عبر البلورة استقطاب الليزر – اتجاه موجاته الكهرومغناطيسية – بطريقة تمليها المجال المغناطيسي داخل البلورة. وقد سمح هذا التأثير للفريق بتحديد كيفية تغير المجال المغناطيسي بالقرب من YBCO عندما تم قصفه بالضوء عند درجة حرارة أعلى عادة من حد التوصيل الفائق لـ YBCO.
إذا أصبح YBCO موصلاً فائقاً، فسوف يطرد المجالات المغناطيسية من الداخل بسبب تأثير مايسنر. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى مجال مغناطيسي أقوى عند حافة YBCO، وهو بالضبط ما وجده الفريق. يقول باسوف إن القياسات كان لابد أن تتم بسرعة كبيرة لالتقاط تأثير مايسنر قصير العمر. “هذا مفهوم رائع وتنفيذ رائع”.
يعتقد الفيزيائي نان لين وانج من جامعة بكين أن المجالات المغناطيسية تطرد عندما تضرب نبضة الليزر YBCO. ولكن ما إذا كان هذا يعني الموصلية الفائقة كما يتم تعريفها عادة غير واضح. قد يكون ذلك نتيجة لتضخيم التيارات الفائقة الموصلية الصغيرة الموجودة مسبقًا، وليس الموصلية الفائقة النموذجية على نطاق واسع. يقول: “قد تكون الفيزياء الأساسية معقدة للغاية”.
لكن دودج يزعم أن شيئًا آخر غير الموصلية الفائقة قد يكون مسؤولاً. يلاحظ أنه عند شدة الضوء العالية، يمكن أن تحدث ظواهر معقدة وغير متوقعة. “أود أن أرى … بعض التدقيق الدقيق لضمان عدم الخلط بين بعض التأثيرات الأخرى وتأثير مايسنر”. يقول دودج إن ما وراء التغيير في المجال المغناطيسي ليس واضحًا بالضبط. في حين أنه لا يزال متشككًا في ادعاء الموصلية الفائقة، إلا أنه يقول “إنها تجربة جديرة بالاهتمام لأنها تثير بعض الأسئلة التي لا أعرف إجابتها بالتأكيد”.
مقالة مترجمة عن المصدر
مقالة ستعجبك فيلم The Martian : هل مستقبل الجنس البشري على المريخ ؟
