En ny teori om superledning

En videnskabsmand fra Division of Quantum Condensed Matter Physics ved University of Tsukuba har formuleret en ny teori om superledning. Baseret på beregningen af ​​'Bærforbindelsen', denne model hjælper med at forklare nye eksperimentelle resultater bedre end den nuværende teori. Arbejdet kan give fremtidige elnet mulighed for at sende energi uden tab.

Superledere er fascinerende materialer, der kan se usædvanlige ud ved omgivende forhold, men når den afkøles til meget lave temperaturer, lad elektrisk strøm flyde med nul modstand. Der er flere åbenlyse anvendelser af superledning, såsom tabsfri energitransmission, men den fysik, der ligger til grund for denne proces, er stadig ikke klart forstået. Den etablerede måde at tænke på overgangen fra normal til superledende kaldes Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) teorien. I denne model, så længe termiske excitationer holdes små nok, partikler kan danne "Cooper-par", som rejser sammen og modstår spredning. Imidlertid, BCS-modellen forklarer ikke alle typer superledere tilstrækkeligt, hvilket begrænser vores evne til at skabe mere robuste superledende materialer, der fungerer ved stuetemperatur.

Nu, en videnskabsmand fra University of Tsukuba er kommet med en ny model for superledning, der bedre afslører de fysiske principper. I stedet for at fokusere på parringen af ​​ladede partikler, denne nye teori bruger det matematiske værktøj kaldet 'Bærforbindelsen'. Denne værdi beregner en vridning af rummet, hvor elektroner rejser. "I standard BCS-teorien, superledningens oprindelse er elektronparring. I denne teori, superstrømmen er identificeret som den dissipationsfri strøm af de parrede elektroner, mens enkelte elektroner stadig oplever modstand, "Forfatter professor Hiroyasu Koizumi siger.

Som en illustration, Josephson-forbindelser dannes, når to superlederlag adskilles af en tynd barriere lavet af normalt metal eller en isolator. Selvom det er meget udbredt i højpræcisions magnetfeltdetektorer og kvantecomputere, Josephson-kryds passer heller ikke pænt ind i BCS-teorien. "I den nye teori, elektronparringens rolle er at stabilisere Berry-forbindelsen, i modsætning til at være årsagen til superledning i sig selv, og superstrømmen er strømmen af ​​enkelte og parrede elektroner, der genereres på grund af vridningen af ​​det rum, hvor elektronerne rejser, forårsaget af Berry-forbindelsen, " siger professor Koizumi. Således, denne forskning kan føre til fremskridt inden for kvanteberegning såvel som energibesparelse.