اكتشاف حالة جديدة من المواد فائقة التوصيل ستغير مفهوم الكهرباء

كتب: أحمد حسين

حاول الفيزيائيون لعقود من الزمن التوصّل إلى حالة يمكن عن طريقها تحقيق الموصلية الفائقة (Superconductivity)، وهي القدرة على حمل التيار الكهربائي وإيصاله بكفاءة 100% عن طريق المواد فائقة التوصيل في حرارة الغرفة العادية (23 درجة تقريبًا)، حيث سيغير ذلك مفهومنا عن الكهرباء وكيفية استخدامها للأبد.

والآن، استطاع فريق بحثي من معهد كاليفورنيا للتقنية (كالتك)، اكتشاف أن هناك حالة تدخل بها المواد فائقة التوصيل في أثناء انتقالها من مرحلة عدم التوصيل الفائق إلى مرحلة الموصلية الفائقة، وأن فهم هذه الحالة هو المفتاح لفهم كيفية عمل الموصلات الفائقة في درجة حرارة عالية.

قال ”ديفيد هسيه“، من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، أن هذه الحالة الغريبة في كل المواد فائقة التوصيل ليست سوى حالة انتقالية، ففي أثناء انتقال المواد بين الحالتين تدخل في حالة تُدعى الـ(Pseudogap state)، والتي تعتبر غامضة تمامًا ولم تكن مطروحة للبحث أو الدراسة من قبل، منذ أن اكتُشفت الموصلية الفائقة عام 1911، حيث لم تكن تصل إلى درجة التوصيل الفائقة إلا عند تعرضها إلى درجة حرارة قليلة تقترب من الصفر المطلق (حوالي -273 درجة مئوية).

منذ ذلك الحين والعلماء يحاولون تحقيق الموصلية الفائقة على درجات حرارة أعلى. استطاع العلماء تحقيق الموصلية الفائقة عند درجة حرارة (-70 درجة مئوية)، لكنها لاتزال درجة حرارة غير عملية، لأن تكلفة حفظ المواد فائقة التوصيل في درجة حرارة منخفضة تفوق مقدار الاستفادة من طاقته.

لكن، إذا استطاع العلماء الوصول لطريقة للاستفادة بهذه المواد في درجة حرارة الغرفة أو درجة حرارة قريبة منها، ستكون هذه ثورة في كل شيء له علاقة بالكهرباء من الالكترونيات إلى وسائل النقل، حيث يمكننا حينها صُنع نُظم إلكترونية فائقة السرعة، وصنع وسائل نقل فائقة السرعة بلا مقاومة ولا احتكاك كالقطارات فائقة السرعة والهايبرلوب.

في عام 2014، اكتشف الفريق البحثي أن حالة الـ(Pseudogap state) هي التي تمنع تحول المادة إلى مرحلة التوصيل الفائق في درجة حرارة الغرفة. وكل ما يحاول فعله الفريق البحثي حاليًا، هو أن يبحثوا في كيفية حدوث ذلك، وعند معرفة الأمر يمكنهم إيجاد طريقة لمنعه، حينها يمكنهم استخدام المواد فائقة التوصيل في درجة حرارة الغرفة بكل سهولة.

المصادر: sciencealert  nature