- Technologijos.lt
- Teksto dydis:
- Spausdinti
Nobelio premiją laimėjusiai superlaidumą paaiškinančiai teorijai mestas iššūkis: naujas atradimas, kuris buvo įrodytas praktiškai, pagal šią teoriją būtų neįmanomas.
Bismutas ir šiaip yra vienas iš keisčiausiai atrodančių periodinės elementų sistemos atstovų, bet jo vidinės savybės irgi dar pateikia siurprizų. Mokslininkai išsiaiškino, kad atšaldytas beveik iki absoliutaus nulio (-273.15 °C), bismutas tampa superlaidus, t. y. elektra juo teka be varžos.
Remiantis dabartine superlaidumo teorija, tai kažkoks nesusipratimas, nes, štai, jau 40 metų mokslininkai manė, kad superlaidžiose medžiagose turi būti pilna laisvųjų elektronų. Bet bismute vienas mobilus elektronas tenka 100 tūkst. atomų.
„Bendrai, superlaidžiose medžiagose vienas laisvas judrus elektronas tenka maždaug vienam atomui,“ paaiškino Srinivasanas Ramakrishnanas iš Tata fundamentaliųjų tyrimų instituto Indijoje.
„Tačiau bismute vieną judrų elektroną dalinasi 100 tūkst. atomų – kadangi krūvininkų tankis toks mažas, niekas nemanė, kad bismutas gali būti superlaidus“, – teigia mokslininkas.
Medžiagos „krūvininkų tankis“ parodo, kiek elektronų yra tūrio vienete, ir atradus, kad bismutas pasižymi superlaidumu, jis tapo mažiausiai laisvų krūvininkų turinčiu superlaidininku, sumušdamas stroncio titanato 50 metų senumo rekordą.
Nors kambario temperatūroje bismuto varža itin didelė, o šiluminis laidumas mažesnis, nei bet kurio kito metalo, išskyrus gyvsidabrį, mokslininkai bandė atrasti jo superlaidumą ne vieną dešimtmetį.
Deja, mokslininkams medžiagų superlaidumą pavyksta atskleisti tik neįtikėtiname šaltyje, temperatūroje, artimoje absoliučiam nuliui (-273,15 °C). Superlaidžios medžiagos elektros srovę praleidžia 100 proc. efektyvumu, o jeigu pavyktų šį reiškinį įgyvendinti kambario temperatūroje, elektros naudojimas pakistų amžiams.
Tad mokslininkai šaldė gryną bismutą iki labai žemos temperatūros, siekdami pažiūrėti, ar jis pasidarys superlaidus, bet pasiekus 0,01 kelvino šaltį, niekas nevyko, tad jie metė šį reikalą.
„Paskutiniu tyrimu buvo nustatyta, kad 0,001 °K temperatūroje bismutas netampa superlaidus. Tai buvo atlikta prieš 20 metų ir žmonės pasidavė,“ – leidiniui „The Wire“ sakė S. Ramakrishnanas.
Bet jis su kolegomis nutarė nenuleisti rankų ir aptiko trokštamąjį bismuto superlaidumą pasiekus 0,00053 °K temperatūrą.
Superlaidumo teorija
Tyrėjams anksčiau yra pavykę aptikti superlaidumą grynose ar amorfinėse (ne kristalinėse) bismuto formose, bet tik naudojant itin aukštą slėgį. Bet pastarasis eksperimentas pateikė pirmąjį įprastinės bismuto formos superlaidumo ženklą įprastame slėgyje.
Nors 0,00053 °K nėra itin praktiška temperatūra superlaidumui – mokslininkai visame pasaulyje įnirtingai pluša, norėdami pasiekti nors kokios medžiagos superlaidumą kambario temperatūroje – stulbina jau pats faktas, kad bismutas pasižymi superlaidumu apskritai bet kokioje temperatūroje.
Remiantis Bardeen-Cooper-Schrieffer teorija (BCS superlaidumo teorija), už kurią buvo paskirta 1972 metų Nobelio premija fizikos srityje, šis fenomenas pasireiškia, kai judrūs elektronai susikimba į poras ir netrukdomai teka per medžiagą.
Kaip aiškinama „The Wire“ straipsnyje, aprašančiame šį atradimą, „kad praleistų elektrą, metalo atomai privalo turėti laisvų elektronų, kurie judėtų per metalą, o ne būtų įkalinti atomuose.
Smarkiai atšaldytuose superlaidžiuose metaluose šie elektronai įveikia vienodų krūvių stūmą ir sudaro poras. Elektronų porų jūra metale teka kaip skystis ir iš savo svajingos būsenos nesileidžia pažadinami atomų vibracijų, nebent metalas sušyla virš tam tikros temperatūros.“
Bet kaip superlaidumas gali būti palaikomas bismute, jei jame tėra vienas laisvas elektronas 100 tūkst. atomų?
Pritaikius BCS superlaidumo teoriją bismutui, ji rodo, kad superlaidumas galėtų pasireikšti tik dar 1 tūkst. kartų žemesnėje temperatūroje, nei 0,00053 °K – beveik neįmanomai žemoje temperatūroje.
„Tas krūvio pernešėjų tankis toks mažas, kad pasiekto [bismuto] superlaidumo įprasta BCS teorjia paaiškinti negali,“ sakė S. Ramakrishnanas. „Mums reikia naujo superlaidumo mechanizmo bismutui.“
Nors komanda nesitiki, kad reikės atmesti dabartinę superlaidumo teoriją, norint paaiškinti bismuto elgesį, kai kuriuos jos aspektus reikės „užpildyti“ teoriniu darbu, paaiškinančiu itin mažo laisvų krūvininkų tankio superlaidininkų veikimą, sako jie.
NAUJAUSI KOMENTARAI
SUSIJĘ STRAIPSNIAI
-
JK teismas: kompiuterių mokslininkas C. Wrightas nėra bitkoinų kūrėjas
Jungtinės Karalystės teismas ketvirtadienį nusprendė, kad australų kompiuterių mokslininkas Craigas Wrightas (Kreigas Raitas) nėra Satoshi Nakamoto (Satošio Nakamoto): tokį slapyvardį naudojo kriptovaliutos – bitkoinų – kūrėjas, ...
-
Atostogos pajūryje – be ryšio?28
Panašu, kad atostogos pajūryje šiemet gali būti be ryšio. Jau dabar Palangos ir Šventosios gyventojai skundžiasi, kad sunku paskambinti mobiliuoju telefonu, o atėjus vasaros sezonui, kai į pajūrį suvažiuos daugybė poilsiaut...
-
Dirbtinis intelektas didina pasitenkinimą darbu?
Tyrimas, atliktas „McKinsey Global Institute“, rodo, kad iki 2030 m. mažiausiai 14 proc. darbuotojų visame pasaulyje, o tai daugiau nei 470 mln. žmonių, gali tekti keisti savo karjeros kryptį dėl skaitmenizacijos, robotizacijos ir dirbtinio i...
-
Europos Parlamentas galutinai pritarė svarbiam dirbtinio intelekto įstatymui
Europos Sąjungos teisės aktų leidėjai uždegė žalią šviesą istorinėms taisyklėms, kuriomis reglamentuojamas dirbtinis intelektas (DI), pašalinę paskutinę kliūtį, trukdžiusią oficialiai jas priimti. ...
-
Dirbtinis intelektas medicinoje: gali pakeisti dar vieną profesiją?7
Dirbtinis intelektas vis dažniau pritaikomas medicinos srityje. Specialistai sako, kad naujovės bus ypač naudingos psichologams ir jų pacientams. Tačiau gyventojai naujomis technologijomis dar nepasitiki. ...
-
Lietuvoje vykdomame projekte – pažangios ir modernios švietimo idėjos1
Mokslas atidaro duris į pasaulio tyrinėjimo procesus, atsiveria didžiulės galimybės analizuoti paslaptingo gamtos pasaulio erdves, keisti mokymosi perspektyvas. Žmogaus išradingumui nėra ribų: visai neseniai žinių pasaulį užvaldė informacin...
-
JT įspėja: dirbtinio intelekto įrankiai kuria seksistinį turinį4
Populiariausi pasaulyje dirbtinio intelekto (DI) įrankiai yra paremti „OpenAI“ ir „Meta“ programomis, kurios rodo išankstinį nusistatymą prieš moteris, parodė ketvirtadienį Jungtinių Tautų kultūros organizacijos UN...
-
Pasaulinę šlovę pelniusi lietuvė mokslininkė prisidėjo prie COVID-19 pandemijos suvaldymo11
Lietuva gali didžiuotis daugybe gabių ir talentingų asmenybių. Fizinių ir technologijos mokslo centro mokslininkė dr. Ieva Plikusienė – neabejotinai yra viena iš jų. Ne veltui pasaulio žiniasklaidoje ji pristatinėjama mokslo „roko ...
-
Kad asmenukė nevirstų vaikystės trauma ar nusikaltėlių masalu
Daugelis vaikų šiandien internete pasirodo dar gerokai iki pradėdami vaikščioti ar net tikrojo atėjimo į šį pasaulį. Užsimezgusios gyvybės džiaugsmo pripildyta ultragarso nuotrauka ir pirmieji vaikelio žingsniai jau spėjo tapti...
-
Daugelyje šalių buvo sutrikusi „Facebook“, „Messenger“ ir „Instagram“ veikla18
Daugelyje šalių, įskaitant ir Lietuvą, antradienį sutriko bendrovės „Meta“ socialinių tinklų „Facebook“, „Messenger“, „Instagram“ ir „Threads“ veikla, šimtams tūkstančių vartot...