Výzkumný tým z Korejské republiky přinesl nový pohled na problematiku vysokoteplotní supravodivosti, která je považována za jednu z nevyřešených výzev v oblasti fyziky. Tento tým úspěšně propojil různé obtížné aspekty supravodivosti pod jedním teoretickým rámcem, což by mohlo vyvolat nové diskuse ve vědecké komunitě.
Interpretace z pohledu teploty
Podle zprávy profesora Leeho, který je členem týmu výzkumného střediska pro nové materiály na Universitě v Soulu, navrhli kabinetní vědci interpretaci mechanismu supravodivosti známou jako „tepelná dekouplace“. To znamená, že různé části materiálu vykazují odlišné teplotní vzorce, což může vést k nerovnováze v propojení atomů.
Tato studie byla publikována 27. října v mezinárodním časopise „Materials Today Physics“.
Podstata supravodivosti
Supravodivost je jev, při kterém se elektrony spojí do párů, jako jsou Cooperovy páry, a pohybují se bez ztráty energie, což umožňuje bezproblémový tok elektrického proudu. Tento jev byl poprvé zaznamenán v roce 1911 a poprvé teoreticky popsán v roce 1957 pomocí BCS teorie.
Podle BCS teorie se supravodivost projevuje pouze při extrémně nízkých teplotách, konkrétně pod 25 K (Kelvin) – což odpovídá -273,15 °C. Avšak bylo také objeveno, že vysokoteplotní supravodiče vykazují tento jev za podmínek, jako je normální atmosférický tlak nebo při teplotách pod -140 °C, což přináší nové nevyřešené otázky v rámci fyziky.
Vliv tepelné dekouplace
Profesor Lee uvedl, že více než 40 let trvající výzkum se zaměřil na to, proč elektrony udržují Cooperovy páry i při vyšších teplotách, a navrhl tepelnou dekouplaci jako klíčový princip vysokoteplotní supravodivosti. Tým se zaměřil na analýzu materiálu zvaného YBCO, který obsahuje prvky jako yttrium (Y), barium (Ba), měď (Cu) a kyslík (O).
Ve výsledcích experimentů bylo pozorováno, že povrch materiálu je při vysokých teplotách, zatímco specifické uspořádání atomů uvnitř, kde dochází k supravodivosti, zůstává při nižších teplotách.
Teplotní rozdíly a supravodivost
Při vyšších teplotách, jako je pokojová teplota, probíhá mezi atomy značná výměna tepelné energie, což přispívá k homogeneitě teplotního rozložení v materiálu. Naopak při nižších teplotách se výměna tepelné energie mezi atomy snižuje v závislosti na jejich vzájemné vzdálenosti, což vede k izolaci tepelného toku a nedochází k uniformitě teploty v celém krystalovém uspořádání.
Výsledky analýzy YBCO
Analýza ukázala, že při vzniku supravodivých jevů v YBCO je průměrná teplota velkých atomů barya a vrstvy kyslíku na povrchu 90 K a průměrná teplota mědi a kyslíku v supravodivé vrstvě činí 14 K, což je nižší než limit BCS teorie. Tím se ukazuje, že jev vysokoteplotní supravodivosti, který byl považován za porušující BCS teorii, ve skutečnosti tvoří její součást.
Úskalí a budoucnost výzkumu
Profesor Lee dále poznamenal, že pokusy vysvětlit vysokoteplotní supravodivost z pohledu teploty na počátku existovaly, avšak nebyly dostatečně rozvinuté. Vědci se soustředili pouze na spojení elektronů, což vedlo k neúspěchu. Zdůraznil, že tato nová teorie nepopírá minulou, ale naopak ji rozšiřuje, stejně jako relativity Einsteinovo vysvětlilo Newtonovu mechaniku.
Výtisk: Lee Byung-koo, reportér Dong-A Science, [email protected]
