الفيزياء

قد تكون هناك عيوب في نظرية الموصل الفائق

قد تكون هناك عيوب في نظرية الموصل الفائق

الموصلية الفائقة هي الحالة الكمومية للمادة التي لا يتم فيها تقديم مقاومة لتدفق التيار. كانت النظرية الرئيسية وراء هذه الخاصية هي أنه عندما يتم وضع مادة في هذه الحالة ، فإن الموصل الفائق يستهلك طاقة صفرية ويخزنها لفترة طويلة جدًا كمجال مغناطيسي محاصر (TFM). تستهلك المحمصات كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية ، ومن خلال مقاومة الخيوط المعدنية في الداخل ، يتم تحويلها إلى حرارة. هذا مشابه لكيفية عمل الموصلات الفائقة ، لكن العكس تمامًا. لا تقدم الموصلات الفائقة أي مقاومة على الإطلاق للتيار ، ولهذا السبب فإنها تخزن المجالات المغناطيسية الداخلية.

دراسة جديدة قام بها علماء فيزيائيون في جامعة هيوستن هي أول من خلص إلى اكتشاف يتعارض بشكل مباشر مع النظرية السابقة فيما يتعلق بفيزياء الموصلية الفائقة ، والمعروفة باسم نموذج الحالة الحرجة لبين. جزء من القيود المفروضة على الموصلات الفائقة حاليًا هو أنه من أجل استخدامها في التطبيقات العملية ، غالبًا ما تحتاج المواد إلى التبريد الفائق ويجب تطبيق كميات كبيرة من الطاقة المغناطيسية. تشير هذه النتائج الجديدة إلى أنه قد تكون هناك خصائص للموصلية الفائقة غير معروفة حاليًا وستؤدي إلى المزيد من التطبيقات العملية للتكنولوجيا.

الحقول المغناطيسية المحاصرة ، أو TFMs ، هي القوة الدافعة الرئيسية وراء استخدام الموصلات الفائقة. إذا كنت قد شاهدت مقاطع فيديو لجسم ما يبدو عائمًا ومتحركًا ، طوال الوقت مغلقًا في مكانه ، فهذا ناتج عن الموصلية الفائقة والمجالات المغناطيسية المحاصرة. في حين أن الفيزياء الكامنة وراء مثل هذا الحدث رائعة بشكل لا يصدق ، إلا أن الأمر يتطلب الكثير من الطاقة لإنشاء مجال مغناطيسي محاصر داخليًا في الموصلات الفائقة ، لذلك لا يمكن تطبيقه على الاستخدام العام والعملي وفقًا لموقع phys.org.

[مصدر الصورة: ويكيميديا]

يشير النموذج الحالي ، نموذج Bean ، إلى أنه مع تطبيق الحقول المغناطيسية على موصل فائق ، سيستغرق الأمر 3.2 أضعاف طاقة الإدخال كما ستخرج TFM. كان يُفترض سابقًا أن نقل الطاقة هذا ثابتًا وثابتًا ، ويستغرق وقتًا وكميات كبيرة من الطاقة. من الواضح أن هذا يجعل TFMs غير مفيدة في الصناعة الحديثة ، لكن بحثًا جديدًا وجد أن نقل الطاقة في الواقع ليس ثابتًا ، ولكنه يقفز بسرعة كبيرة استجابة للطفرات الطفيفة. أفضل جزء في هذا الأمر هو أن الفيزيائيين كانوا قادرين على التحكم في هذه الزيادات وتحقيق كفاءة 1: 1 في الموصلية الفائقة لنقل الطاقة TFM.

لذا ، إذا كنت قد وصلت إلى هذا الحد في هذه المقالة المعقدة بشكل لا يصدق ، فقد تتساءل عن أهمية هذا الأمر. ربما تعلم أن المغناطيس يستخدم في المحركات والمولدات ، وزيادة الطاقة التي يمكن تخزينها في مغناطيس قد يعني الكثير بالنسبة لحجم نسب الإخراج للمحركات الحديثة. إذا أخذت محركًا بإخراج عزم دوران معين ، واستبدلت جميع المغناطيسات الموجودة بالداخل بـ TFM ، فسترى 3.2 مرات زيادة في عزم الدوران في نفس الحجم. وبالمثل ، يمكن إنتاج نفس القدر من عزم الدوران مثل محرك مغناطيسي عادي 10 أضعاف المساحة الصغيرة ، نسبيا. وهذا يعني محركات أصغر ذات مخرجات أعلى ، ويمكن أن تحدث ثورة في التطبيقات المغناطيسية في الإلكترونيات الحديثة.

تعني القدرة الجديدة على إنشاء TFMs في الموصلات الفائقة أن التكلفة قد انخفضت بشكل كبير ، ومن خلال مزيد من البحث يمكن للعالم أن يرى تطبيقات عملية لهذا العلم قريبًا جدًا.

[مصدر الصورة: ويكيميديا]

هذا هو الشيء المضحك ، يعلم الفيزيائيون وراء الاكتشاف أن نتائجهم ستحسن بشكل كبير مجموعة واسعة من الأجهزة المغناطيسية ، لكنهم لا يعرفون لماذا أو كيف يعمل. لقد اكتشفوا هذه الظاهرة الجديدة التي قد تحدث ثورة في تطبيقات الموصلات الفائقة الحديثة ، لكن ليس لديهم فكرة عن النطاق أو الوسائل التي يعمل بها ما اكتشفوه. إذا كانت الفيزياء هي الشيء الذي تفضله وترغب في محاولة فهم المزيد عن هذا البحث الجديد ، فيمكنك قراءة الورقة العلمية حول هذا الموضوع هنا.

راجع أيضًا: الموصلية الفائقة: فجر ماجليف


شاهد الفيديو: العالمة ميشال سيمونس. ملكة فيزياء الكم (كانون الثاني 2022).