نور نامرئی و حل معمای ابررساناها

پژوهشگران با استفاده از پرتوی نور نامرئی، موفق شدند ساختار گرداب‌های مغناطیسی درون ابررساناها را رمزگشایی کنند؛ دستاوردی که می‌تواند به ساخت قطعات مقاوم‌تر برای شبکه‌های برق، دستگاه‌های تصویربرداری تشدید مغناطیسی و شتاب‌دهنده‌های ذرات کمک کند. گفتنی است ابررساناها جریان الکتریکی را بدون هیچ‌گونه مقاومت عبور می‌دهند؛ اما قرارگرفتن آن‌ها در معرض میدان‌های مغناطیسی قدرتمند، اختلالات ریزی به نام گرداب ایجاد می‌کند. درون هر گرداب، جریان‌های الکتریکی پیرامون هسته‌ای می‌چرخند که خاصیت ابررسانایی خود را از دست داده است. با جابه‌جایی این گرداب‌ها، بخشی از انرژی الکتریکی به گرما تبدیل می‌شود. فیزیک‌دانان مدت‌ها در تلاش بودند رفتار ذرات محبوس در هستهٔ آن‌ها را بررسی کنند. نظریه‌ها پیش‌بینی می‌کردند این ذرات در ترازهای انرژی کوانتومی پلکانی قرار می‌گیرند؛ اما اثبات آزمایشگاهی این فرضیه دشوار بود. برای حل این معما، گروه پژوهشی دانشگاه راتگرز ترکیبی آهن‌پایه از تلوریم و سلنیوم ساخت. پژوهشگران با رسوب‌دهی اتمی لایه‌به‌لایه، بلورهایی بی‌نقص با ضخامت تنها ۴۰ نانومتر تولید کردند. سپس نمونه‌ها در میدان مغناطیسی شدید و دمای منفی ۲۶۱ درجهٔ سلسیوس سرد شدند و در معرض پرتو تراهرتز قرار گرفتند. پژوهشگران با تغییر جهت چرخش موج نور دریافتند ذرات محبوس به دو گروه تقسیم می‌شوند؛ گروهی به چرخش چپ‌گرد و گروه دیگر به چرخش راست‌گرد نور واکنش نشان می‌دهند. این تفاوت امکان بررسی جداگانهٔ رفتار هر گروه را فراهم کرد. به گزارش ایتنا و به نقل از Interesting Engineering، همچنین، اندازهٔ گرداب‌ها، مدت واکنش ذرات به نور و میزان مقاومت آن‌ها در برابر تغییر سرعت و جهت حرکت برآورد شد. گفتنی است تغییر میزان سلنیوم در ترکیب شیمیایی، نسبت این دو گروه را به‌طور چشمگیری تغییر داد. این یافته نشان می‌دهد ابررساناهایی با دمای عملکرد مشابه می‌توانند رفتارهای درونی متفاوتی داشته باشند. بر این اساس، پژوهشگران اکنون ابزار دقیق‌تری برای بهینه‌سازی ابررساناها و توسعهٔ فناوری‌های پیشرفتهٔ انتقال برق در اختیار دارند.