Informație

Cercetătorii explică de ce superconducția este atât de rece

Cercetătorii explică de ce superconducția este atât de rece

Există multe materiale în anumite condiții care pot conduce electricitatea fără rezistență semnificativă. Acest fenomen este cunoscut sub numele de supraconducție. Dar majoritatea acestor materiale pot experimenta supraconductori doar la temperaturi foarte scăzute.

VEZI ȘI: SUPERCONDUCTIVITATE: CE ESTE ȘI DE CE IMPORTANȚĂ VIITORUL NOSTRU

Cercetătorii au încercat de mult timp să găsească metode teoretice de calcul pentru a reprezenta și a înțelege această regulă, mai ales fără succes - până acum. Universitatea de Tehnologie din Viena a dezvoltat o nouă metodă care parcurge un drum lung pentru a explica complexitățile superconducției.

Problema complexă dezvăluită

„De fapt, este surprinzător faptul că supraconducția are loc doar la temperaturi extrem de scăzute”, spune profesorul Karsten Held de la Institutul de Fizică în stare solidă de la TU Wien.

"Când luați în considerare energia eliberată de electronii implicați în supraconducție, v-ați aștepta de fapt ca supraconducția să fie posibilă și la temperaturi mult mai ridicate."

Pentru a înțelege supraconducția trebuie să începeți prin aplicarea legilor fizicii. „Problema este că multe particule sunt implicate în fenomenul supraconducției, toate în același timp”, explică Held.

"Acest lucru face ca calculele să fie extrem de complexe."

Electronii individuali dintr-un material nu pot fi priviți ca indivizi, ci priviți ca un întreg. Cu toate acestea, această scară face ideea atât de complexă, nici măcar computerele cele mai puternice din lume nu sunt de folos.

„Cu toate acestea, există diverse metode de aproximare care ne pot ajuta să reprezentăm corelațiile cuantice complexe dintre electroni”, spune Held.

Una dintre aceste metode este „teoria dinamică a câmpului mediu”, o teorie perfectă pentru problemele în care calcularea corelațiilor cuantice dintre electroni este deosebit de dificilă.

Noi cercetări bazate pe „diagrama Feynman”

Noile lucrări de la TU Wein extind calculul „Diagrama Feynman”. Diagramele Feynman sunt o metodă de reprezentare a interacțiunilor dintre particule.

Diagramele permit ca toate interacțiunile posibile ale particulelor să fie reprezentate într-o diagramă și sunt astfel utile pentru efectuarea unor calcule foarte precise. Premiul Nobel Richard Feynman a creat diagramele pentru a fi utilizate în studiul particulelor individuale în vid.

Dar ele pot fi folosite și pentru a analiza interacțiunile dintre particulele din obiectele solide. Cu toate acestea, cu cât interacțiunea este mai complexă, cu atât sunt necesare mai multe diagrame.

„Într-o metodă dezvoltată de profesorul Toschi și de mine, nu mai folosim diagramele Feynman doar pentru a descrie interacțiunile, ci folosim și un vertex complex, dependent de timp ca componentă”, explică Held.

„Acest vârf în sine constă dintr-un număr infinit de diagrame Feynman, dar folosind un truc inteligent, acesta poate fi totuși utilizat pentru calcule pe un supercomputer.”

Această nouă metodă a creat o modalitate pentru cercetători de a aproxima interacțiunea cuantică complexă a particulelor care urmează să fie calculate.

„Lucrul interesant din punct de vedere al fizicii este că putem arăta că este de fapt dependența de timp a vertexului, ceea ce înseamnă că supraconducția este posibilă doar la temperaturi scăzute”.

Prin munca minuțioasă, Motoharu Kitatani și profesorul Held au reușit să identifice diagrama ortodoxă Feynman care arată de ce materialele convenționale devin supraconductoare doar la -200 ° C și nu la temperatura camerei - rezolvând astfel o problemă îndelungată.

Aceste lucrări vor permite o mai bună înțelegere a materialelor supraconductoare și a proprietăților acestora. De asemenea, ar putea duce la descoperirea unui material care poate realiza superconducția la temperatura camerei.


Priveste filmarea: LIVE - Despre Univers (Noiembrie 2021).