Amikor az atomok is meglepnek minket

Van úgy, hogy azt hiszed, jól ismered az embereket, aztán kiderül, hogy van egy egész személyiségük, amit eddig elrejtettek. A anyagtudósok épp most járnak át hasonló élményen – csak ők nem barátokkal, hanem atomokkal.

A jeruzsálemi Hebrew University egyik kutatócsoportja nemrég publikált olyan eredményeket, amiktől a fizikusok felkapták a fejüket. Két anyagot vizsgáltak, amelyekkel már évtizedek óta foglalkoznak: a niobium-diszelenidet és a tantál-szulfidot. Nem új felfedezésekről van szó, ezeket már régóta tanulmányozzák. Ám a kutatók olyan érzékeny mérési technikákat vetettek be, amivel valami váratlanra bukkantak.

A lényeg: mindkét anyagról úgy tűnt, hogy egyetlen szupravezető állapottal rendelkezik. De mi is az a szupravezető? Olyan anyag, ami elektromos áramot továbbít úgy, hogy közben gyakorlatilag semmi energia nem vész kárba. Nincs hő, nincs pazarlás, semmi. Ez az elektronikusok szent grálja, és a fizikusok már 1911 óta rajonganak érte. Igen, több mint száz éve ismerjük, és még mindig újdonságokat fedezünk fel vel kapcsolatban.

A kutatók egy tunneling színképelemzésnek nevezett technikát használtak. Amit találtak, az meglepő volt: ezek az anyagok nem egy, hanem két szupravezető állapottal rendelkeznek – és olyan szorosan kapcsolódnak egymáshoz, hogy egyetlen egységes állapotként jelentkeznek. Olyan ez, mintha egy szólóénekest hallanál, és csak később derülne ki, hogy valójában ketten énekelnek pontosan ugyanazon a hangon, annyira összehangoltan, hogy nem lehet megkülönböztetni őket.

„Kicsit úgy van ez, mint amikor egyetlen énekesnek hallatszik, de kiderül, hogy valójában tökéletesen szinkronizált duett" – idézték a kutatókat. Imádom ezt a hasonlatot, mert pontosan érzékelteti, hogy valami ott lehet az orrunk előtt, és mégis rejtve marad.

De miért fontos ez? Először is, megmagyaráz egy régóta fennálló rejtélyt. Korábbi kísérletek azt mutatták, hogy ezeknek az anyagoknak a szupravezető energiaspektruma nem egészen egyezik az elméleti előrejelzésekkel. A tudósok vakarták a fejüket, nem értették, miért nem stimmelnek a számok. Aztán kiderült: az elmélet jó volt – csak egy olyan modell kell hozzá, ami két különálló szupravezető rendet feltételez, nem egyet.

Ez a felfedezés izgalmas lehetőségeket nyit meg. Ha megértjük, hogy ezek az anyagok valójában bonyolultabbak, mint gondoltuk, akkor ezt a tudást felhasználhatjuk jobb szupravezető anyagok és eszközök tervezéséhez. Ultrahatékony elektronikáról, kvantumszámítógépekről és fejlett orvosi rendszerekről van szó. Nem rossz egy olyan anyagtól, amit évtizedek óta tanulmányozunk.

És itt jön a poén: a kutatók azt is találtak, hogy a vastagabb niobium-diszelenid változatokban akár három kölcsönható szupravezető rend is lehet. Három! Most már szinte azt várom, hogy egyszer csak egy egész kórust találnak benne.

A tanulság szerintem az, hogy a tudomány sosem szűnik meglepetéseket okozni. Minél aprólékosabban nézünk, annál több mindent találunk. Néha az univerzum sokkal bonyolultabb – és sokkal érdekesebb –, mint ahogy elképzeltük.

Te mit gondolsz? Van olyan rejtett komplexitás az életedben, ami végül többnek bizonyult, mint aminek elsőre látszott? Néha úgy érzem, a fizika csak egy tükröt tart az egész létezésünk elé.