Открива се ново стање материје или шта је мистерија чудних метала

Научници су релативно дуго открили да прилично сложене комбинације бакра и купрата показују понашање различито од класичних метала. А према резултатима недавних студија, научници су у њима открили потпуно ново стање материје.

Употреба ових материјала показује широке изгледе за формирање високотемпературних суправодича, који су толико потребни савременом енергетском инжењерству и целокупној индустрији у целини. Да видимо шта је тако посебно у вези са тим „чудним материјалима“.

Прва открића проводника високе температуре

Већ давне 1911 откриће суперпроводљивости је направљено у Холандији. Утврђено је да на температури од само три Келвина отпор живе пада на нулу (електрична енергија се преноси без икаквих губитака).

Даље, овај ефекат је примећен код других материјала, али увек је температура на којој је примећена суперпроводљивост остала изузетно ниска.

До промена је дошло тек 1986. године. Тада су ИБМ-ови инжењери створили први високотемпературни суперпроводник - купратлантан и баријум. За ово К. Муллер и Г. Беднорз је добио Нобелову награду.

Суперпроводници са минималном температуром од 77 Келвина (али не нижом) називају се високотемпературни. Ово је температура на којој течни азот кључа.

Тренутно најпознатији високотемпературни суперпроводник је БСЦЦО (биско сендвич), који се састоји од слојева бизмут-оксида, стронцијума, бакра и чистог калцијума.

Захваљујући овим материјалима створени су посебни уређаји и производи у електротехници, транспорту и енергетици.

Шта је мистерија чудних метала

Упркос чињеници да су купрати већ у пуној употреби, у Великом хадронском сударачу од њих се праве стотине метара жица. Научници до данас не разумеју потпуно физику проводљивости високе температуре.

Теорија БЦС (названа по њеним творцима Д. Бардин, Л. Цоопер и
Д. Сцхриеффер) савршено описује суправодљивост изнад 30 Келвина. Али тек са порастом температуре, када ефекат суправодљивости нестане, купрати почињу да се понашају не као обични материјали.

Електрични отпор купрата се линеарно смањује, а не пропорционално квадрату температурне разлике. То је у супротности са теоријом Фермијеве течности коју је формулисао Лев Ландау 1956. године.

На екстремно ниским температурама, електрони показују понашање електронског гаса, а наишла интеракција је описана једначинама квантне механике.

У овом случају, теорија Фермијеве течности делује за велику већину метала, осим за ноторне купрате. Због тога су их физичари сместили у посебан одељак „чудни метали“.

У таквим „подметалима“ електрони се крећу изузетно слабо и на кратким растојањима. У овом случају долази до интензивног расипања енергије.

Стога су „чудни метали“ смештени тачно у средини између уобичајених метала и изолатора.

Бројне студије су откриле велики број „субметала“, али без икаквих својстава суперпроводљивости. Ово је додатно збунило ситуацију са купратима.

Суперпроводљивост купрата и магнетног поља

А експеримент који је извела међународна научна група из САД-а, Немачке и Колумбије показао је да је ефекат јаког магнетног поља од 60-70 Тесла (ово је огроман вредност, при којој суперпроводници губе своја проводна својства) мења отпор купрата линеарно, а не према квадратном закону, као у случају „нормалног“ метали.

Другим речима, купрати показују својства метала, али са великим оклевањем.

Ново стање материје

Акумулирањем експерименталних података о купратима, то указује да то није ништа друго, као апсолутно јединствени облик материје, одређен реалношћу квантног преплитања у макроскопском свет.

А инжењерска група са Института Флатирон из Њујорка успела је да створи дигитални модел „чудних метала“, што је потврдило претпоставку да ово није ништа друго до ново стање материје. Такозвани средњи облик између уобичајених проводљивих метала и изолационих материјала.

Зато остаје да смислимо име за ново стање материје и наставимо истраживање.

Да ли вам се свидео материјал? Ми волимо, претплаћујемо се и коментаришемо. Хвала вам што сте прочитали до краја.