این اختراع همه چیز را تغییر می‌دهد!

نیویوزک‌تایمز: دانشمندان خود را در یک قدمی رویای ساخت یک ابررسانا می بینند. یک ابررسانا با هدررفت انرژی صفر! اتفاقی که یک رویای صدساله برای مهندسان و فیزیکدانان است.

 به تازگی دانشمندان گام بزرگی به سمت ساخت ماده‌ای ابررسانا برداشته‌اند که بی‌زحمت الکتریسیته را در شرایط محیطی معمولی عبور می‌دهد و هیچ مقاومتی سر راهش ایجاد نمی‌کند. ساخت این ابررسانای متفاوت هر آنچه از انرژی الکتریکی استفاده می‌کند از گوشی‌های هوشمند تا قطارهای معلق مغناطیسی و حتی نیروگاه‌های همجوشی هسته‌ای (که البته هنوز ساخته نشده‌اند) را متحول خواهد کرد.

یکی از بزرگترین چالش های انتقال برق در همه سال های تولید انرژی الکتریسیته ، میزان ولتاژی بوده است که درجریان مداری بر اثراصطکاک و مقاومت به انرژی گرمایی تبدیل می شود و از بین می رود.

یک قرن پیش، فیزیکدانان موادی را کشف کردند که امروزه ابررسانا نامیده می شوند، جایی که مقاومت الکتریکی ظاهراً به طرز جادویی از بین می رود. اما استفاده از این مواد فقط در دماهای فرازمینی و خیلی سرد قابلیت عملیاتی داشتند و به کارگیری آنها در مسیر جریان عادی زندگی روزمره آن هم در مقیاسی به وسعت یک شهر ، یک کشور یا کل جهان چیزی شبیه به محال بود. دست یافتن به ابررسانایی با قابلیت اثربخشی در دمای محیط رویای صدساله دانشمندان بود که اواخر هفته گذشته گروهی از محققان دانشگاه روچستر در یک رویداد علمی بزرگ در حضور جمع زیادی از دانشمندان ،ادعا کردند این رویا به حقیقت پیوسته است.

این دانشمندان در بیانیه ای اعلام کرده اند به فرمول نهایی برای یک اثر بخشی جادویی رسیده اند. آنها می گویند ابررسانایی را ساخته اند که می تواند هدررفت انرژی در مدارهای الکتریکی را تقریبا به صفر برساند. اگرچه این ادعا هنوز به صورت عملیاتی به اثبات نرسیده اما آنها مقاله ای در این باره را در نشریه نیچر به چاپ رساندند و مراحل آزمایشات شان را منتشر کرده اند.

ابررسانای جدید متشکل از لوتیتیم، یک فلز کمیاب، و هیدروژن با کمی نیتروژن است. این آلیاژ ترکیبی قبل از اینکه قدرت ابررسانایی خود را به دست آورد، باید تا فشار ۱۴۵۰۰۰ پوند بر اینچ مربع فشرده شود. این مقدار ۱۰ برابر فشاری است که در ته عمیق ترین گودال های اقیانوس به هر جسمی وارد می شود.

اما این عدد کمتر از یک صدم میزانی است که در پژوهشی مشابه از همین گروه در سال ۲۰۲۰ محاسبه شده بود. عدد محاسبه شده ای که فشار حاصل از آن هر ماده ای را به پودر تبدیل می کرد. نیرویی که شاید تنها در پایین ترین لایه های اعماق معادلش قابل تصور بود. حالا با پژوهش جدید اگر اعداد فرضی در نظر گرفته شده درست باشند، دانشمندان در آستانه کشفی بزرگ قرار دارند. کشفی که می تواند به تولید یک ابررسانای معجزه آسا منجر شود. ابر رسانایی که در دمای محیط و در فشار معمول ۱۴.۷ پوند بر اینچ مربع می تواند بدون هدررفت انرژی ، الکتریسیته را منتقل کند.

رانگا دیاس ، استاد مهندسی مکانیک و فیزیک در دانشگاه روچستر در نیویورک، روز سه شنبه درجلسه انجمن فیزیک آمریکا در لاس وگاس و درحضور تعداد زیادی از همکارانش از سراسر آمریکا گفت: «این شروع ساخت نوع جدیدی از مواد است که برای کاربردهای عملی مفید هستند.»

گزارش کامل‌تری از یافته‌های تیم او روز چهارشنبه در مجله نیچر منتشر شد. آنها در سال ۲۰۲۰ هم مقاله ای را در همین باره در نیچر منتشر کرده بودند اما اختلاف میان اعداد بدست آمده برای فضای آزمایشگاهی و شرایط واقعی محیط سبب شد این گروه دانشمندان روچستر ، تنها پس از چند هفته از ادعای شان عقب نشینی کنند.

گروه مطالعاتی دانشگاه روچستر برای نشان دادن چگونگی ساخت ابررسانای شان ،یک فویل کوچک و نازک از لوتتیم را در محفظه ای تحت فشار قرار دادند. فشاری که از سوی دو الماس به این ورقه وارد می شد. گام بعدی ای آزمایش افزودن گاز به محفظه بود. گازی متشکل از ۹۹ درصد هیدروژن و یک درصد نیتروژن. ورقه لوتتیم یک شبانه روز تحت فشار گاز، الماس ها و دمای ۶۵ درجه باقی ماند و بعد از خروج گاز محفظه ، نتیجه بدست آمده یک کریستال آبی بود. البته برای بدست آوردن ماده مورد نظر هنوز باید پیچ های محفظه سفت تر می شدند و فشار وارده بیشتر. اینگونه کریستال بدست آمده رنگ صورتی به خود می گرفت . دکتر دیاس درباره کریستال مورد نظر می گفت:«کریستال های صورتی پررنگ» اما کمی فشار بیشتر ، کریستال ها را به رنگ سرخ مایل می کرد.

ابررسانای کریستال صورتی!

نتایجی که تقریبا به ازای هر سه محفظه آزمایش تنها در یک نمونه به موفقیت رسیدند. دکتر دیاس درباره نتایج به دست آمده در پژوهش منتشر شده در مجله نیچر نوشته است: «بدست آوردن کریستال هیدرید لوتتیم به وسیله تغلیط و فشار گاز نیتروژن اصلا کار آسانی نیست.»

مرحله بعدی برای ترسیم آنچه در طی این پژوهش بدست آمده ، تاباندن پرتوی لیزر به کریستال ها بود. روشی برای سنجش همزمان نتایج یک آزمایش بزرگ علمی. تصاویر نقش بسته روی صفحه نمایش کامپیوتر نشان از یک اتفاق بزرگ داشت. لرزش کریستال ها همان چیزی بود که گروه پژوهشی به دنبالش بودند؛آنها یک ابررسانا ساخته اند .

دانشمندان دانشگاه روچستر توانستند در آزمایشگاه به خواسته شان برسند. آنها کریستال های صورتی رنگی با یک ویژگی خاص ساخته اند که سال هاست رویای فیزیکدانان بوده است :« یک ابررسانا با مقاومت صفر .» ابررسانایی که انرژی الکتریسیته را بدون هیچ مقاومت و هدررفتی منتقل می کند. آن هم بدون نیاز به دماهای عجیب و غریب.