این اختراع همه چیز را تغییر می‌دهد!

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

به گزارش خبرآنلاین، 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 چالش‌های انتقال برق در همه سال‌های تولید انرژی الکتریسیته، میزان ولتاژی بوده است که درجریان مداری بر اثراصطکاک و مقاومت به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود و از بین می‌رود.

یک قرن پیش، فیزیکدانان موادی را کشف کردند که امروزه ابررسانا نامیده می‌شوند، جایی که مقاومت الکتریکی ظاهراً به طرز جادویی از بین می‌رود. 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 بیانیه‌ای اعلام کرده اند به فرمول نهایی برای یک اثر بخشی جادویی رسیده اند. آن‌ها می‌گویند ابررسانایی را ساخته اند که می‌تواند هدررفت انرژی در مدار‌های الکتریکی را تقریبا به صفر برساند. اگرچه این ادعا هنوز به صورت عملیاتی به اثبات نرسیده، اما آن‌ها مقاله‌ای 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 عمیق‌ترین گودال‌های اقیانوس به هر جسمی وارد می‌شود.

اما این عدد کمتر از یک صدم میزانی است که در پژوهشی مشابه از همین گروه در سال ۲۰۲۰ محاسبه شده بود. عدد محاسبه شده‌ای که فشار حاصل از آن هر ماده‌ای را به پودر تبدیل می‌کرد. نیرویی که شاید تنها در پایین‌ترین لایه‌های 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 می‌تواند به تولید یک ابررسانای معجزه آسا منجر شود. ابر رسانایی که در دمای محیط و در فشار معمول ۱۴.۷ پوند بر اینچ مربع می‌تواند 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 مقاله‌ای 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 محفظه‌ای تحت فشار قرار دادند. فشاری که از سوی دو الماس به این ورقه وارد می‌شد. گام بعدی‌ای آزمایش افزودن گاز به محفظه بود. گازی متشکل از ۹۹ درصد هیدروژن و یک درصد نیتروژن. ورقه لوتتیم یک شبانه روز تحت فشار گاز، الماس‌ها 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 پیچ‌های محفظه سفت‌تر می‌شدند و فشار وارده بیشتر. اینگونه کریستال بدست آمده رنگ صورتی به خود می‌گرفت. دکتر دیاس درباره کریستال مورد نظر می‌گفت: «کریستال‌های صورتی پررنگ»، اما کمی فشار بیشتر، کریستال‌ها را به رنگ سرخ مایل می‌کرد.

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 کریستال‌ها بود. روشی برای سنجش همزمان نتایج یک آزمایش بزرگ علمی. تصاویر نقش بسته روی صفحه نمایش کامپیوتر نشان از یک اتفاق بزرگ داشت. لرزش کریستال‌ها 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 کریستال‌های 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 می‌کند. آن هم بدون نیاز به دما‌های عجیب و غریب.

منبع: نیویورک تایمز