Selvä, minun on kerrottava teille juuri tapahtuneesta fysiikan läpimurrosta, ja uskokaa minua, se on yksi niistä löydöksistä, joka saa sinut miettimään uudelleen kaiken, mitä luulit tietäväsi maailmankaikkeudesta.
Tutkijat ovat juuri osoittaneet — ensimmäistä kertaa koskaan — että suprajohtavan materiaalin suorituskykyä voidaan parantaa manipuloimalla sen ympärillä olevaa "tyhjää" avaruutta. Ei muuttamalla materiaalia. Ei jäähdyttämällä sitä entisestään. Pelkästään leikkimällä kvanttifysiikan outoudella, joka vallaa sitä, mitä olemme tottuneet kutsumaan tyhjiöksi.
Ensinnäkin, keskustellaan "ei mistään"
Te luultavasti kuvittelette tyhjiön — tyhjän avaruuden — olevan, no, tyhjää. Ei mitään. Ei mitään. Ei mitään.
Mutta kvanttifysiikka on jo vuosikymmeniä kertonut meille, että tämä ei todellakaan pidä paikkaansa. Jopa kuviteltavissa oleva tyhjin avaruus on vilinää täynnä. Se on kuin luulisi merenpohjan olevan täysin hiljainen, vaikka se onkin täynnä ääniä, joita emme voi kuulla.
Näin se toimii (arkikielellä): Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen mukaan luonto ei yksinkertaisesti voi vastustaa olla hieman sumea pienimmillä mittakaavoilla. Vaikka yrität riisua avaruuden alueelta kaiken, saat silti niin kutsuttuja "kvanttifluktuaatioita" — joissa hiukkaset ja antihiukkaset syntyvät spontaanisti ja annihiloihin lähes välittömästi.
Nämä eivät ole vain teoreettisia pohdiskeluja. Tutkijat ovat mitanneet nämä ilmiöt muun muassa Casimir-ilmiössä ja Lamb-siirtymässä. Ne ovat todellisia, mitattavia ja nyt osoittautuu, että potentiaalisesti hyödyllisiä.
Entä suprajohteet?
Kerron teille lyhyen version: suprajohteet ovat materiaaleja, jotka johtavat sähköä täsmälleen nollaresistanssilla. Nolla! Ei energiahäviötä lämpönä. Ei mitään.
Mutta jujun? Ne tekevät näin vain erittäin kylmässä — usein kylmempää kuin avaruuden taustasäteily. Puhutaan lähes absoluuttisen nollapisteen lähelle, eli miinus 459 Fahrenheit-astetta. Se on epikäytännöllistä useimmille arkisovelluksille.
Nyt, tässä kohtaa asiat muuttuvat jännittäviksi.
Kokeilu, joka haastoi odotukset
Kiinalainen tutkijaryhmä, joka työskenteli Frank Wilczekin (kyllä, juuri se Frank Wilczek, Nobel-palkittu) ja MIT:n sekä Shanghai Jiao Tong -yliopiston kollegoiden kanssa, päätti kokeilla jotain hullua: he halusivat nähdä, voivatko kvanttifluktuaatiot todella vaikuttaa suprajohtavuuteen.
Heidän ideansa oli elegantti yksinkertaisuudessaan. He ottivat suprajohtavan materiaalin, nimeltä niobiumdiselenidi (NbSe2, jos pysytte kärryillä), ja asettivat sen niin kutsuttuun terahertz-kaistan rengasresonaattoriin. Ei-jargonia käyttäen se on erityisesti suunniteltu pieni ontelo, joka muokkaa suprajohteen ympärillä olevaa sähkömagneettista ympäristöä.
Tutkijat vertailivat materiaalin käyttäytymistä resonaattorin kanssa ja ilman sitä. Ja tässä on jujun: suprajohtavuuden kriittinen lämpötila itse asiassa kasvoi, kun materiaali oli resonaattorin sisällä.
Ei mitättömän pienellä, merkityksettömällä määrällä. Puhutaan 5,4 %:n kasvusta kriittisessä lämpötilassa. Se ei välttämättä kuul