مواد في حالة الموصلية الفائقة تحظى باهتمام كبير من العلماء.
ويرجع ذلك إلى الخصائص النادرة – في المقام الأول القدرة على توصيل الكهرباء دون أي مقاومة، مع عدم فقدان أي شيء للحرارة – والتي تعد بإحداث تحول في الحوسبة وشبكات الطاقة والنقل.
تحدث هذه الظاهرة عندما تتكثف الإلكترونات الحرة في حالة كمومية منخفضة الطاقة عند درجات حرارة شديدة البرودة، وتقترن فيما يسمى بأزواج كوبر حتى تتمكن من المرور عبر المواد دون أي تدخل.
في عام 2007، توقع العلماء وجود نوع أكثر غرابة من حركة الإلكترونات، يسمى موجة الكثافة الزوجية (PDW)، حيث تشكل أزواج كوبر أنماطًا محددة أثناء الحركة، مثل التموجات على الرمال.
الآن وجد فريق بقيادة باحثين من جامعة إلينوي في أوربانا شامبين أدلة دامغة على وجود PDWs على سطح معدن ثنائيتيلورايد اليورانيوم، مع نشر نتائجهم في بناس.
والأكثر من ذلك، فقد وُجد أن هذه الأنماط تستمر خارج حالة الموصلية الفائقة القياسية، وهو أمر لم يسبق له مثيل من قبل.
“موجات الكثافة الزوجية هي ابتسامة قطة شيشاير الموصلية الفائقة“،” يقول الفيزيائي إدواردو فرادكين من جامعة إلينوي في أوربانا شامبين.
“إنها الأثر الذي يبقى بمجرد اختفاء المرحلة نفسها.
“في الموصلات الفائقة التقليدية، تتشكل أزواج كوبر عند حدوث انتقال الطور الكامل، ولكن في هذا النظام، تظهر ملاحظتها في PDWs فوق نقطة التحول أنها تتشكل مسبقًا في حالة مختلفة.”
اليورانيوم ثنائيتيلورايد يصبح موصل فائق أقل من 2.1 كلفن تقريبًا (حوالي -271 درجة مئوية أو -456 درجة فهرنهايت) وهو ذو أهمية خاصة للباحثين حيث يُعتقد أنه موصل فائق نادر “دوراني ثلاثي”، حيث يكون للإلكترونات المقترنة أيضًا اتجاه مغناطيسي صغير.
كانت هناك علامات على PDWs تم الكشف عنها سابقا في المعدن، وهنا ألقى الباحثون نظرة فاحصة باستخدام شكل عالي الجودة مصنوع خصيصًا من ثنائي تلورايد اليورانيوم.
تم فحص المادة عبر مجهر مسح المجال المغناطيسي المتجه (STM)، والذي يمكنه قياس الاستجابات المغناطيسية في اتجاهات متعددة وتعسفية.
“كانت الميزة الرئيسية لتجربتنا هي معدات المغناطيس المتجه المطورة حديثًا، والتي توفر نطاقًا مغناطيسيًا كبيرًا بشكل غير عادي على طول اتجاهات متعددة.” يقول الفيزيائي تشن تشو من جامعة إلينوي في أوربانا شامبين.
“من خلال التغيير المنهجي لكل من حجم واتجاه المجال، إلى جانب درجة الحرارة، يمكننا تتبع كيفية تطور هذه الأنماط وبناء الثقة في أن السلوك الذي لاحظناه كان جوهريًا.”
أضاف الباحثون نماذج نظرية لشرح أنماط الشحن التي كانوا يرونها تحت درجة الحرارة الحرجة المطلوبة للموصلية الفائقة، وعند نقطة أعلى بكثير منها أيضًا.
“بفضل الطرق الجديدة لزراعة عينات عالية الجودة، تمكنا من ملاحظة التوقيعات الطيفية التي تستجيب لدرجة الحرارة والمجالات المغناطيسية تمامًا كما ينبغي لموجات الكثافة الزوجية.” يقول الفيزيائية فيديا مادهافان من جامعة إلينوي في أوربانا شامبين.
“لقد أظهرنا أيضًا أن الأنماط تستمر فوق درجة الحرارة التي تختفي عندها الموصلية الفائقة، وهو تنبؤ نظري لم تتم ملاحظته بشكل مقنع قبل الآن.”
إطار الحدود = “0” سماح = “مقياس التسارع؛ التشغيل التلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ صورة داخل صورة؛ مشاركة الويب” Referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin”allowfullscreen>
هذا لا يعني أن الموصلية الفائقة بكميات كبيرة تحدث في ثنائي تلورايد اليورانيوم عند درجات حرارة أعلى، لكنه يساعد الفيزيائيين على فهم كيفية عمل أزواج كوبر وكيف يمكن أن توجد خارج حالة التوصيل الفائق التقليدية.
ويمكن أن يساعد الباحثين أيضًا على فهم الفيزياء اللازمة لتطوير الموصلات الفائقة في درجات حرارة أعلى بشكل أفضل. مثل هذه التطورات يمكن أن تنتج هذه المواد في نهاية المطاف قابلة للاستخدام على نطاق أوسع.
هناك حالة أخرى لتموج الإلكترون تسمى موجات كثافة الشحنة (CDWs)، حيث تتخذ بعض الإلكترونات أنماطًا غير منتظمة. سيكون فهم كيفية ارتباط هذه الموجات بـ PDWs أمرًا بالغ الأهمية في تفسير النتائج التجريبية في المستقبل.
“من الصعب تحليل PDWs في المواد الحقيقية، لأنها تتصرف مثل الموصلات الفائقة التقليدية في بعض التجارب، ومثل CDWs في (أخرى)،” يقول الفيزيائي جوليان ماي مان من جامعة ستانفورد.
“إن تأكيد وجود PDW يتطلب بيانات تجريبية عالية الجودة بالإضافة إلى التحليل النظري الدقيق.”
وقد تم نشر البحث في بناس.
تم التحقق من صحة هذه المقالة بواسطة بيتر دوكريل وتم تحريره بواسطة بيتر دوكريل. وبينما نفخر بعمليتنا، فإننا بشر فقط. إذا اكتشفت خطأً، يرجى اعلامنا.
تنويه من موقع “wakalanews”:
تم جلب هذا المحتوى بشكل آلي من المصدر:
www.sciencealert.com
بتاريخ: 2026-10-19 05:00:00.
الآراء والمعلومات الواردة في هذا المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي موقع “wakalanews”، والمسؤولية الكاملة تقع على عاتق المصدر الأصلي.
ملاحظة: قد يتم استخدام الترجمة الآلية في بعض الأحيان لتوفير هذا المحتوى.
