Fotoni Virtuali și Impactul Lor Neașteptat asupra Supraconductibilității

Deși titlul poate să pară surprinzător, acest articol nu se concentrează exclusiv pe supraconductibilitatea tradițională – aceea care funcționează fără necesitatea unor condiții extreme de răcire. Mai degrabă, discutăm despre cum supraconductibilitatea poate servi drept teren de testare pentru unele dintre cele mai insolite aspecte ale mecanicii cuantice, implicând particule de lumină care, deși nu există în realitate, se comportă ca și cum ar exista.

Cercetătorii au descoperit o metodă prin care acești fotoni virtuali pot influența comportamentul unui supraconductor, afectându-l negativ. Deși acest lucru poate părea un pas înapoi, el ar putea oferi, în cele din urmă, informații valoroase despre supraconductibilitate, deși va dura ceva timp până să înțelegem complet implicațiile.

Povestea începe cu teoria câmpului cuantic, o zonă de o complexitate incredibilă. Pe scurt, spațiul gol este, de fapt, plin cu câmpuri care pot guverna interacțiunile oricăror obiecte cuantice din apropierea sau interiorul acestui spațiu. Diferitele particule pot fi gândite ca excitații energetice ale acestor câmpuri – astfel, un foton este pur și simplu o stare energetică a câmpului cuantic.

Unele dintre aceste particule au existențe reale pe care le putem urmări, precum un foton emis de un laser și absorbit de un detector la o anumită distanță. Totuși, câmpul cuantic permite și existența fotoniilor virtuali, care transmit forța electromagnetică între particule. Acești fotoni nu pot fi detectați direct, dar efectele lor sunt clar observabile.

Unul dintre aspectele fascinante ale acestei teorii este că locațiile cu un câmp electromagnetic puternic pot fi pline de fotoni virtuali, chiar dacă nu sunt prezenți fotoni reali.

Acest lucru ne aduce la unul dintre materialele esențiale în cercetarea recentă: nitratul de bor. Asemenea grafitului, cunoscut pentru structura sa, nitratul de bor formează o serie de inele hexagonale interconectate, extinzându-se în foi macroscopice. Materialul este format din straturi suprapuse de foi. Acest lucru influențează modul în care lumina traversează materialul. Într-o direcție, lumina se ciocnește pur și simplu de material, fiind absorbită sau dispersată. Dar dacă este orientată de-a lungul planului foilor, lumina poate călători între atomii de bor și nitrogen.

Din cauza aranjamentului regulat al atomilor în cadrul foilor și a distanței dintre acestea, doar anumite lungimi de undă pot trece fără probleme.

În esență, nitratul de bor hexagonal formează un câmp electromagnetic foarte distinct, selectiv pentru un număr limitat de lungimi de undă. Acest lucru înseamnă că există mulți fotoni virtuali la aceste lungimi de undă în material, chiar și când nu sunt prezenți fotoni reali. Iar cercetarea recentă s-a bazat pe prezența lor pentru a testa o idee despre o formă neobișnuită de supraconductibilitate.

Există un supraconductor neobișnuit numit κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br (scurtat κ-ET), care este un amestec de cupru și materiale organice. Nu este un supraconductor foarte eficient, dar cercetările actuale ar putea schimba acest aspect în viitor.

Sursa: Ars Technica

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România