Bine, trebuie să vă povestesc despre ceva ce s-a întâmplat recent în fizică, și credeți-mă, este una dintre acele descoperiri care te face să reevaluezi absolut tot ce credeai că știi despre univers.
Cercetătorii au demonstrat recent — pentru prima dată în istorie — că pot face un superconductor mai performant manipulând spațiul „gol” din jurul său. Nu modificând materialul. Nu răcindu-l și mai mult. Ci doar jucându-se cu ciudățenia cuantică care există în ceea ce obișnuiam să numim vid.
Mai întâi, să vorbim despre „nimic”
Probabil vă imaginați vidul — spațiul gol — ca fiind, ei bine, gol. Nimic acolo. Nimic. Zero.
Dar fizica cuantică ne spune de decenii că acest lucru este absolut fals. Chiar și cel mai gol spațiu imaginabil este plin de activitate. Este ca și cum ați crede că fundul oceanului este complet tăcut, dar în realitate este plin de sunete pe care nu le puteți auzi.
Iată cum funcționează (în termeni simpli): Conform unui principiu numit principiul incertitudinii al lui Heisenberg, natura nu poate evita să fie puțin „neclară” la cele mai mici scări. Chiar și atunci când încercați să eliminați totul dintr-o regiune a spațiului, obțineți ceea ce se numește „fluctuații cuantice” — unde particule și antiparticule apar spontan și apoi se anihilează reciproc aproape instantaneu.
Acestea nu sunt doar speculații teoretice. Cercetătorii au măsurat aceste efecte în fenomene precum efectul Casimir și așa-numita deplasare Lamb. Ele sunt reale, măsurabile și acum se pare, potențial utile.
Deci, ce este cu superconductoarele?
Să vă ofer varianta rapidă: superconductoarele sunt materiale care pot conduce electricitatea cu exact zero rezistență. Zero! Nicio pierdere de energie sub formă de căldură. Nimic.
Capcana? Ele fac acest lucru doar când sunt extrem de reci — adesea mai reci decât spațiul cosmic. Vorbim despre temperaturi apropiate de zero absolut, adică minus 459 grade Fahrenheit. Acest lucru este impractic pentru majoritatea aplicațiilor de zi cu zi.
Acum, aici devine interesant.
Experimentul care a contrazis așteptările
O echipă de cercetători din China, lucrând cu Frank Wilczek (da, acel Frank Wilczek, laureat al Premiului Nobel) și colegi din MIT și Universitatea Jiao Tong din Shanghai, a decis să încerce ceva neconvențional: au vrut să vadă dacă fluctuațiile vidului cuantic pot influența efectiv superconductivitatea.
Ideea lor era elegantă prin simplitatea sa. Au luat un material superconductor numit niobiu diselenură (NbSe2, dacă țineți scorul) și l-au plasat în interiorul unui dispozitiv numit rezonator terahertz cu inel divizat. În termeni non-tehnici, este o cavitate mică, special concepută, care remodelează mediul electromagnetic din jurul superconductorului.
Cercetătorii au comparat modul în care materialul se comporta cu și fără această cavitate. Iată punctul crucial: temperatura critică superconductoare a crescut efectiv când materialul era în interiorul cavității.
Nu cu o cantitate mică și lipsită de semnificație. Vorbim despre o creștere de 5,4% a temperaturii critice. Acest lucru poate să nu pară dramatic, dar în lumea cercetării superconductivității, este un lucru destul de important.
Temperatura critică este temperatura sub care un material devine superconductor. Deci, dacă puteți împinge acest prag mai sus, potențial faceți întregul sistem mai practic.
Ce se întâmplă de fapt aici?
Aici devine cu adevărat interesant. Cercetătorii au descoperit că amplificarea nu era aleatorie — ea arăta un tipar de rezonanță specific în funcție de frecvența cavității. Aceasta sugerează puternic că starea superconductoare și modurile cavității comunică de fapt între ele, cuplându-se într-un mod mecanic cuantic.
Gândiți-vă astfel: imaginați