Objavuje sa nový stav hmoty alebo aké je tajomstvo zvláštnych kovov

Vedci pomerne dlho zistili, že pomerne zložité kombinácie medi a kuprátov vykazujú odlišné správanie ako klasické kovy. A podľa výsledkov posledných štúdií vedci v nich objavili úplne nový stav hmoty.

Použitie týchto materiálov demonštruje široké vyhliadky pri výrobe vysokoteplotných supravodičov, ktoré sú veľmi potrebné v modernej energetike a v celom priemysle ako celku. Pozrime sa, čo je na týchto „zvláštnych materiáloch“ také zvláštne.

Prvé objavy vysokoteplotných vodičov

Už v roku 1911 objav supravodivosti bol vykonaný v Holandsku. Zistilo sa, že pri teplote iba troch Kelvinov odpor ortuti klesá na nulu (elektrina sa prenáša bez akýchkoľvek strát).

Ďalej bol tento účinok pozorovaný u iných materiálov, ale vždy teplota, pri ktorej sa pozorovala supravodivosť, zostávala extrémne nízka.

Zmeny prišli až v roku 1986. Vtedy vytvorili inžinieri spoločnosti IBM prvý vysokoteplotný supravodič - kupratlantán a bárium. Pre toto K. Müller a G. Bednorz dostal Nobelovu cenu.

Supravodiče s minimálnou teplotou 77 Kelvinov (nie však nižšou) sa nazývajú vysokoteplotné. To je teplota, pri ktorej vrie tekutý dusík.

V súčasnosti je najznámejší vysokoteplotný supravodič BSCCO (sendvič bisco), pozostávajúci z vrstiev oxidu bizmutitého, stroncia, medi a čistého vápnika.

Vďaka týmto materiálom vznikli špeciálne prístroje a výrobky v elektrotechnike, doprave a energetike.

Aká je záhada podivných kovov

Napriek tomu, že kupráty sú už v plnom rozsahu využívané, sú vo Veľkom hadrónovom urýchľovači vyrobené stovky metrov drôtov. Vedci dodnes úplne nerozumejú fyzike vysokoteplotnej vodivosti.

Teória BCS (pomenovaná podľa jej tvorcov D. Bardin, L. Cooper a
D. Schrieffer) dokonale popisuje supravodivosť nad 30 Kelvinov. Ale až so zvýšením teploty, keď účinok supravodivosti zmizne, sa potom kupráty začnú správať nie ako bežné materiály.

Elektrický odpor kuprátov klesá lineárne a nie úmerne s druhou mocninou teplotného rozdielu. To je v rozpore s Fermiho teóriou tekutín, ktorú sformuloval Lev Landau v roku 1956.

Pri extrémne nízkych teplotách vykazujú elektróny správanie sa elektrónového plynu a stretnutá interakcia je opísaná rovnicami kvantovej mechaniky.

V tomto prípade funguje Fermiho teória tekutín pre veľkú väčšinu kovov, s výnimkou notoricky známych kuprátov. Preto ich fyzici umiestnili do špeciálnej sekcie „podivných kovov“.

V takýchto „podmetoch“ sa elektróny pohybujú mimoriadne slabo a na krátke vzdialenosti. V takom prípade dochádza k intenzívnemu rozptýleniu energie.

Preto sú „podivné kovy“ umiestnené presne v strede medzi obvyklými kovmi a izolátormi.

Početné štúdie odhalili veľké množstvo „podmetov“, ale bez akýchkoľvek vlastností supravodivosti. To ešte viac zamotalo situáciu cuprate.

Supravodivosť kuprátov a magnetického poľa

Experiment uskutočnený medzinárodnou vedeckou skupinou z USA, Nemecka a Kolumbie ukázal, že účinok silného magnetického poľa 60 - 70 Tesla (to je obrovský hodnota, pri ktorej supravodiče stratia svoje vodivé vlastnosti) mení odpor kuprátov lineárne, a nie podľa kvadratického zákona, ako v prípade „normálu“ kovy.

Inými slovami, kupráty vykazujú vlastnosti kovov, ale s veľkou nechuťou.

Nový stav hmoty

S hromadením experimentálnych údajov o kuprátoch to naznačuje, že to nie je nič iné, ako absolútne jedinečná forma hmoty, určená realitami kvantového zapletenia v makroskopii svet.

A inžinierskej skupine z Flatironovho inštitútu v New Yorku sa podarilo vytvoriť digitálny model „podivných kovov“, ktorý potvrdil predpoklad, že nejde o nič iné ako nový stav hmoty. Takzvaná stredná forma medzi bežnými vodivými kovmi a izolačnými materiálmi.

Zostáva teda prísť s menom pre nový stav hmoty a pokračovať vo výskume.

Páčil sa ti materiál? Páči sa nám, prihlásime sa na odber a komentujeme. Ďakujem za prečítanie až do konca.