کشف راهی جدید برای انتقال انرژی بدون مقاومت
به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری رویداد برتر؛ پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) در مطالعه ای جدید به راهی نوین برای انتقال انرژی بدون مقاومت دست یافتند که می تواند به پیشرفت های بزرگی در زمینه فناوری های انتقال انرژی ابررسانایی و رایانه های کوانتومی منجر شود. آن ها موفق شدند با شبیه سازی شرایطی که در آن الکترون ها بدون مقاومت در مرزهای رسانا حرکت می کنند به درک بهتری از این پدیده دست یابند.
الکترون ها در حالت لبه ای: جریان بدون مقاومت
در شرایط خاص الکترون ها به جای حرکت درون رسانا که با مقاومت و اتلاف انرژی همراه است می توانند در مرزهای رسانا حرکت کنند. این پدیده به «حالت لبه ای» معروف است. در این حالت الکترون ها بدون هیچ گونه اصطکاک یا مانعی در مسیری یک جهته و بدون اتلاف انرژی حرکت می کنند. اگرچه نظریه های فیزیکی این پدیده را توصیف کرده اند اما مشاهده و بررسی دقیق آن به دلیل مدت زمان کوتاه این حالت بسیار چالش برانگیز بوده است.
شبیه سازی با اتم های سدیم فوق سرد
در این مطالعه محققان MIT به جای الکترون ها از حدود یک میلیون اتم سدیم فوق العاده سرد استفاده کردند. آن ها با استفاده از لیزر اتم ها را به داخل یک تله لیزری هدایت کرده و آن ها را تا دماهای بسیار پایین سرد کردند. سپس با ایجاد شرایط فیزیکی مشابه یک میدان مغناطیسی و معرفی یک حلقه نوری به عنوان مرز مواد موفق شدند رفتار الکترون ها در حالت لبه ای را شبیه سازی کنند.
مارتین زویِرلِین فیزیکدان مسئول این مطالعه گفت: «در آزمایش ما همان فیزیکی که برای الکترون ها رخ می دهد در اتم ها نیز دیده می شود. اما این پدیده در اتم ها در مقیاسی بزرگ تر و در بازه زمانی طولانی تر رخ می دهد. به این ترتیب ما توانستیم حرکت اتم ها را به دقت مشاهده و ثبت کنیم.»
جریان هماهنگ و بدون توقف
زمانی که اتم ها به حلقه نوری برخورد کردند در یک خط مستقیم و یک جهت خاص شروع به حرکت کردند مشابه حالتی که الکترون ها در مرز رساناها حرکت می کنند. حتی با معرفی موانع در مسیر اتم ها همچنان به حرکت خود ادامه دادند و هیچ گونه انحرافی نداشتند. این رفتار نشان دهنده جریانی هماهنگ و بدون اصطکاک بود مشابه آنچه در نظریه های فیزیکی درباره حالت لبه ای الکترون ها پیش بینی شده است.
زویِرلِین توضیح داد: «می توانید این اتم ها را به گلوله های مرمری تشبیه کنید که درون یک کاسه با سرعت زیاد می چرخند. آن ها به دور لبه کاسه می چرخند و هیچ اصطکاک یا کندی در حرکت آن ها وجود ندارد. این جریان زیبا و هماهنگ ادامه می یابد و هیچ اتمی نشت نمی کند.»
این مطالعه اولین باری است که چنین پدیده ای با موفقیت شبیه سازی شده است و محققان امیدوارند که نتایج آن به پیشرفت های جدیدی در زمینه های مختلف منجر شود. پدیده هایی مانند اثر کوانتومی هال که به شدت با ابررسانایی مرتبط است می تواند از این دستاوردها بهره مند شود. این کشف همچنین می تواند به توسعه فناوری های پیشرفته تری در زمینه رایانه های کوانتومی و حسگرهای دقیق کمک کند.
ریچارد فلچر یکی از فیزیکدانان این تیم تحقیقاتی گفت: «این تحقیق نمونه بسیار دقیقی از یکی از زیباترین بخش های فیزیک است و ما توانستیم به طور مستقیم اهمیت و واقعیت این پدیده را نشان دهیم.»
پژوهشگران همچنین قصد دارند در مطالعات بعدی خود موانع و برهم کنش های بیشتری را به سیستم معرفی کنند تا رفتار این جریان های بدون مقاومت را در شرایط پیچیده تر نیز بررسی کنند.
این پژوهش در نشریه معتبر Nature Physics منتشر شده و می تواند راه را برای کشفیات بیشتر در زمینه انتقال انرژی و فناوری های نوین باز کند.
انتهای پیام/