Oké, ik moet jullie iets vertellen over iets wat net in de fysica is gebeurd, en geloof me, het is een van die ontdekkingen die je doet heroverwegen wat je dacht te weten over het universum.
Wetenschappers hebben net aangetoond — voor het eerst ooit — dat ze een supergeleider sterker kunnen maken door de “lege” ruimte eromheen te manipuleren. Niet door het materiaal te veranderen. Niet door het verder af te koelen. Alleen door te spelen met de kwantumgekte die bestaat in wat we vroeger een vacuüm noemden.
Laten we het eerst hebben over “niets”
Je stelt je waarschijnlijk een vacuüm — lege ruimte — voor als, nou, leeg. Niets aanwezig. Nul. Nul.
Maar de kwantumfysica vertelt ons al decennia dat dit absoluut niet waar is. Zelfs de leegste ruimte die je je kunt voorstellen, brult van activiteit. Het is alsof je denkt dat de zeebodem volledig stil is, maar in werkelijkheid vol zit met geluiden die je niet kunt horen.
Zo werkt het (in gewone taal): Volgens iets wat de Heisenbergse onzekerheidsrelatie heet, kan de natuur niet anders dan een beetje vaag zijn op de kleinste schaal. Zelfs als je probeert alles uit een gebied van de ruimte te verwijderen, krijg je nog wat “kwantumfluctuaties” genoemd — waarbij deeltjes en antideeltjes spontaan ontstaan en elkaar vrijwel onmiddellijk weer annihileren.
Dit zijn niet alleen maar theoretische overpeinzingen. Wetenschappers hebben deze effecten gemeten in dingen zoals het Casimir-effect en iets wat de Lamb-verschuiving heet. Ze zijn reëel, meetbaar, en nu blijkt, potentieel nuttig.
En wat dan met supergeleiders?
Ik geef je de snelle versie: supergeleiders zijn materialen die elektriciteit kunnen geleiden met precies nul weerstand. Nul! Geen energie verloren als warmte. Niets.
De haak? Ze doen dit alleen als ze superkoud zijn — vaak kouder dan de ruimte. We hebben het over temperaturen dicht bij het absolute nulpunt, wat neerkomt op min 459 graden Fahrenheit. Dat is onpraktisch voor de meeste alledaagse toepassingen.
Nu, hier wordt het spannend.
Het experiment dat verwachtingen tartte
Een team van onderzoekers uit China, samenwerkend met Frank Wilczek (ja, die Frank Wilczek, Nobelprijswinnaar) en collega’s van MIT en de Shanghai Jiao Tong Universiteit, besloten iets wilds te proberen: ze wilden zien of kwantumvacuümfluctuaties daadwerkelijk supergeleiding kunnen beïnvloeden.
Hun idee was elegant in zijn eenvoud. Ze namen een supergeleidend materiaal genaamd niobiumdiselenide (NbSe2, als je bijhoudt) en plaatsten het in iets wat een terahertz split-ring resonator heet. In niet-jargontermen is het een speciaal ontworpen kleine holte die de elektromagnetische omgeving rond de supergeleider herschikt.
De onderzoekers vergeleken hoe het materiaal zich gedroeg met en zonder deze holte. En hier zit de clou: de supergeleidende kritieke temperatuur steeg daadwerkelijk toen het materiaal in de holte zat.
Niet met een klein, betekenisloos bedragje. We hebben het over een stijging van 5,4% in de kritieke temperatuur. Dat klinkt misschien niet dramatisch, maar in de wereld van supergeleidend onderzoek is dit zoiets als een grote zaak.
De kritieke temperatuur is de temperatuur waaronder een materiaal supergeleidend wordt. Dus als je die drempel hoger kunt duwen, maak je het hele ding potentieel praktischer.
Wat er eigenlijk gebeurt
Hier wordt het echt interessant. De onderzoekers ontdekten dat de versterking niet willekeurig was — ze toonde een specifiek resonantiepatroon afhankelijk van de frequentie van de holte. Dit suggereert sterk dat de supergeleidende toestand en de holtemodes daadwerkelijk met elkaar communiceren, op een kwantummechanische manier koppelen.
Denk er zo over na: stel je voor dat je iemand op een schommel duwt. Als je op precies het juiste ritme duwt, zwaait die steeds hoger. Maar duw je op het verke