Ok, jeg må fortelle deg om noe som nettopp har skjedd innen fysikken, og tro meg, det er en av de oppdagelsene som får en til å omdefinere alt man trodde man visste om universet.
Forskere har nettopp vist — for første gang noensinne — at de kan gjøre en superleder sterkere ved å manipulere den «tomme» rommet rundt den. Ikke ved å endre materialet. Ikke ved å kjøle det ned ytterligere. Bare ved å leke med den kvantemekaniske merkeligheten som eksisterer i det vi tidligere kalte vakuum.
La oss først snakke om «ingenting»
Du forestiller deg sannsynligvis et vakuum — tomt rom — som, vel, tomt. Ingenting der. Null. Null.
Men kvantefysikken har i tiår fortalt oss at dette er helt feil. Selv det tomeste rommet imaginable er fullt av aktivitet. Det er som hvordan man kanskje tror havbunnen er helt stille, men den faktisk er full av lyder man ikke kan høre.
Slik fungerer det (på vanlig norsk): Ifølge noe som kalles Heisenbergs usikkerhetsprinsipp, kan natureen ikke dy seg for å være litt uskarpe på de minste skalaene. Selv når man prøver å fjerne alt fra et område av rommet, får man likevel det som kalles «kvantefluktuasjoner» — der partikler og antipartikler spontant dukker opp og deretter utrydder hverandre nesten umiddelbart.
Dette er ikke bare teoretiske spekulasjoner. Forskere har målt disse effektene i ting som Casimir-effekten og noe som kalles Lamb-skiftet. De er virkelige, målbare, og nå viser det seg at de potensielt er nyttige.
Hva så med superledere?
La meg gi deg den korte versjonen: superledere er materialer som kan lede elektrisitet med nøyaktig null motstand. Null! Ingen energi tapt som varme. Ingen ting.
Haken? De gjør bare dette når de er ekstremt kalde — ofte kaldere enn verdensrommet. Vi snakker om temperaturer nær absolutt null, som er minus 459 grader Fahrenheit. Det er upraktisk for de fleste hverdagslige anvendelser.
Nå, her blir det spennende.
Eksperimentet som utfordret forventningene
Et team av forskere fra Kina, som samarbeidet med Frank Wilczek (ja, den Frank Wilczek, nobelpristager) og kolleger fra MIT og Shanghai Jiao Tong University, besluttet å prøve noe vilt: de ville se om kvakuumfluktuasjoner faktisk kunne påvirke superledning.
Deres idé var elegant i sin enkelhet. De tok et superledende materiale kalt niobiumdiselenid (NbSe2, hvis du følger med) og plasserte det inne i noe som kalles en terahertz split-ring resonator. På ikke-jargong-terms er det en spesialdesignet liten kavitet som former om den elektromagnetiske omgivelsen rundt superlederen.
Forskerne sammenlignet hvordan materialet oppførte seg med og uten denne kaviteten. Og her er det avgjørende: den superledende kritiske temperaturen faktisk økte når materialet var inne i kaviteten.
Ikke med en liten, meningsløs mengde. Vi snakker om en økning på 5,4 % i kritisk temperatur. Det høres kanskje ikke dramatisk ut, men i verden av superledningsforskning er dette en stor sak.
Den kritiske temperaturen er temperaturen under hvilken et materiale blir en superleder. Så hvis man kan skyve denne terskelen høyere, gjør man hele saken mer praktisk.
Hva skjer egentlig her?
Her blir det virkelig interessant. Forskerne fant ut at forsterkningen ikke var tilfeldig — den viste et spesifikt resonansmønster avhengig av kavitetens frekvens. Dette tyder sterkt på at den superledende tilstanden og kavitetens moduser faktisk «snakker» med hverandre, kobler på en kvantemekanisk måte.
Tenk på det slik: forestill deg at du dytter noen på en gynge. Hvis du dytter i akkurat riktig rytme, svinger de høyere og høyere. Men dytter du i feil rytme, får du bare ting til å wobble. Kaviteten og superlederen ser ut til å ha sin egen synk