과학자들은 다음과 같은 기본 프로세스를 발견했습니다. 초전도성 이는 이전에 생각했던 것보다 더 높은 온도에서 발생할 수 있습니다. 이는 물리학의 “성배” 중 하나인 상온 초전도체를 찾는 데 있어 작지만 중요한 단계일 수 있습니다.
예상치 못한 물질인 전기 절연체 내부에서 이루어진 이번 발견은 화씨 영하 190도(섭씨 영하 123도)의 낮은 온도에서 전자 쌍을 밝혀냈습니다. 이는 에너지 손실이 거의 없는 전기 흐름의 비밀 성분 중 하나입니다. 매우 차가운 초전도 물질.
지금까지 물리학자들은 왜 이런 일이 일어나는지에 대해 여전히 머리를 긁적이고 있습니다. 그러나 이것을 이해하면 실온에서 작동하는 초전도체를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 연구진은 8월 15일 저널에 결과를 발표했습니다. 과학.
공동 저자는 “전자쌍은 초전도체가 될 준비가 되었지만 무언가가 그들을 막고 있음을 알려준다”고 말했다. 조용준스탠포드 대학교 응용 물리학 대학원생, 그는 성명에서 말했다“쌍을 동기화하는 새로운 방법을 찾을 수 있다면 이를 고온 초전도체 구축에 적용할 수 있을 것입니다.”
초전도성은 전자가 물질을 통과할 때 남기는 잔물결에서 발생합니다. 충분히 낮은 온도에서 이러한 잔물결은 원자핵을 서로 끌어당기며, 이로 인해 두 번째 전자가 첫 번째 전자로 끌어당기는 약간의 전하 이동이 발생합니다.
일반적으로 두 개의 음전하는 서로 반발해야 합니다. 그러나 그 대신 이상한 일이 발생합니다. 전자가 서로 결합하여 “구리 쌍”을 형성하는 것입니다.
관련 항목: 공간.com/satellites-re-entering-magnetosphere-효과-study” style=”텍스트 장식: 밑줄; box-sizing: border-box;”>불타는 위성에서 나온 잔해가 지구 자기장에 영향을 미칠 수 있습니다.
Cooper 쌍은 서로 다른 접근 방식을 취합니다. 양자역학 이 쿠퍼 쌍은 단일 전자의 쌍과 다릅니다. 에너지 봉투에 포장되는 대신, 그들은 빛의 입자처럼 행동하며, 그 중 무한한 수는 동시에 공간의 같은 지점을 차지할 수 있습니다. 물질 전체에 이러한 쿠퍼 쌍이 충분히 생성되면 초유체 액체가 되어 전기 저항으로 인한 에너지 손실 없이 흐릅니다.
1911년 네덜란드 물리학자 하이케 카메를링 온네스(Heike Kamerlingh Onnes)가 발견한 최초의 초전도체는 상상할 수 없을 정도로 추운 온도에서 전기 저항이 0인 상태로 전환되었습니다. 절대 영도 (화씨 영하 459.67도 또는 섭씨 영하 273.15도) 그러나 1986년에 물리학자들은 큐라이트(cuprite)라는 구리 기반 물질을 발견했는데, 이 물질은 영하 211F(영하 135C)라는 훨씬 높은(그러나 여전히 매우 추운) 온도에서 초전도체가 됩니다.
물리학자들은 이 발견이 상온 초전도체 개발로 이어지기를 바랐습니다. 그러나 큐레이트가 비정상적인 행동을 보이는 이유에 대한 통찰력은 둔화되었으며 작년에는 초전도체가 상온에서 실행 가능하다는 소문이 퍼지게 되었습니다. 데이터 위조 혐의 그리고 실망.
더 자세히 조사하기 위해 새로운 연구의 과학자들은 구리, 세륨 및 네오디뮴 산화물로 눈을 돌렸습니다. 물질의 최대 초전도 온도는 화씨 영하 414.67도(섭씨 영하 248도)이기 때문에 과학자들은 이에 대해 별로 연구하지 않았습니다. 그러나 연구에 참여한 연구자들은 표면에 자외선을 비추자 이상한 점을 발견했습니다.
일반적으로 빛의 광선 또는 광자가 짝을 이루지 않은 전자를 운반하는 컵에 부딪히면 광자는 전자를 물질에서 떨어뜨릴 만큼 충분한 에너지를 제공하여 많은 에너지를 잃게 됩니다. 그러나 쿠퍼 쌍의 전자는 광자 방출에 저항할 수 있으므로 물질이 약간의 에너지만 손실하게 됩니다.
제로 저항 상태는 매우 낮은 온도에서만 발생하지만 연구원들은 에너지 갭이 새로운 물질에서 최대 150K까지 지속되고 그 결합이 이상하게도 전류 흐름에 가장 잘 저항하는 대부분의 샘플에서 가장 강력하다는 것을 발견했습니다. 전류.
이는 큐라이트가 실온에서 초전도성을 달성할 가능성은 낮지만 그렇게 할 수 있는 물질을 찾는 데 힌트를 줄 수 있음을 의미합니다.
“우리의 결과는 잠재적으로 풍부하고 새로운 발전의 길을 열어줍니다. 우리는 미래에 새로운 방법을 사용하여 초전도체를 엔지니어링하는 데 도움이 되도록 이 커플 링 갭을 연구할 계획입니다.”라고 스탠포드 대학 물리학과 교수인 Qi Xun Chen이 성명에서 말했습니다. “한편으로 우리는 이 느슨한 결합 상태에 대한 더 많은 통찰력을 얻기 위해 유사한 실험적 접근법을 사용할 계획입니다. 다른 한편으로 우리는 이러한 느슨한 결합을 동기화하기 위해 이러한 물질을 조작하는 방법을 찾고 싶습니다.”
