لماذا تعتبر الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة مشكلة كبيرة؟

تعتبر الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة بمثابة الكأس العلمية المقدسة. إنها مثل احتجاز الكربون المجدي اقتصاديًا، أو محركات الصواريخ النووية، أو تفاعلات الاندماج النووي ذات صافي الطاقة الإيجابية. إنها أشياء ينبغي أن تكون قابلة للتنفيذ، ونعتقد أننا نستطيع فعل ذلك، لكننا لم نصل إلى ذلك بعد، على الرغم من سنوات من الجهود. باستثناء أن شخصًا ما يدعي الآن أنه فعل ذلك.

لا تزال الأيام الأولى. هذه مجرد أوراق بحثية ولم تتم مراجعتها بعد. لكن إذا ثبتت صحتها، إذا كانت ظاهرة يمكن أن تتكرر، وخاصة في الطريقة التي كتبت بها الصحف. يزعم المؤلفون أننا قد نكون على أعتاب ثورة تكنولوجية يمكن أن تؤثر على كل شيء بدءًا من الطاقة العالمية شبكات ل الاحصاء الكمية.

ما هي الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة؟

الموصلات الفائقة هي مواد يمكنها توصيل التيار الكهربائي بدون مقاومة. في حين أن المواد مثل النحاس والفضة هي موصلات فعالة بشكل لا يصدق، إلا أنها توفر بعض المقاومة الخفيفة، والتي تتحول إلى حرارة. وهذا يعني أنه في نهاية المطاف، ينتهي التيار الكهربائي داخل الدائرة. في الموصل الفائق، لن يحدث ذلك. يمكنك نظريًا شحن دائرة فائقة التوصيل بالطاقة، ثم فصل مصدر الطاقة، و ستظل هذه الدائرة تعمل بالطاقة حتى يتم تفريغها بطريقة ما، أو تفقد موصليتها الفائقة ولاية.

وهذا له العديد من الاستخدامات المثيرة، لكن المشكلة التقليدية مع الموصلات الفائقة هي أنها تتطلب درجات حرارة منخفضة للغاية و/أو ضغطًا مرتفعًا. ويتطلب ذلك معدات خاصة والكثير من الطاقة المتسقة لتحقيق مثل هذه الحالات، مما يجعل القدرات العملية للموصلات الفائقة التقليدية محدودة للغاية.

الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة هي موصلات فائقة يمكن أن تعمل في درجات حرارة الغرفة. قد يبدو ذلك سطحيًا، لكن هذا بالضبط ما يبدو عليه. إن إنشاء موصل فائق دون الحاجة إلى درجات حرارة أو ضغط شديدين سيكون إنجازًا مذهلاً.

لماذا يتحدث الناس عنهم الآن؟

اثنين أوراق بحثية جديدة تم نشرها من قبل فريق كوري جنوبي في مركز أبحاث الطاقة الكمومية، والذي يدعي أنه لم يحقق الموصلية الفائقة في درجات حرارة الغرفة فحسب، بل عند الضغوط المحيطة أيضًا. سيكون هذا تقدمًا مذهلاً في هذا المجال نظرًا لأن إحدى أفضل المحاولات لموصل فائق الفائق حتى الآن كانت كبريتيد الهيدروجين، الذي يُظهر موصلية فائقة عند درجة حرارة معتدلة -70 درجة مئوية مع ضغط لا يسبر غوره يبلغ 1.5 مليون حاجِز.

ويدعي الباحثون أن نسختهم المعدلة من أباتيت الرصاص قد فعلت ذلك دون أي من تلك الشروط. هذه أخبار بالغة الأهمية.

وهذا يكفي لإثارة دهشة مجتمع الفيزياء الدولي. ولسبب وجيه. لم تخضع هذه الأبحاث لمراجعة النظراء بعد، كما أن الادعاءات التي تقدمها هذه الأبحاث مبالغ فيها.

ولكن هناك بعض الأسباب الحقيقية لذلك نعتقد أن هذه الأوراق صحيحة. وبعيدًا عن الموقف الراسخ للأطراف المعنية، هناك حقيقة أنه تم تقديم ورقتين على الإطلاق. تم تقديم الأول بواسطة سوكباي لي، وجي هون كيم، ويونغ وان كوون، في حين تم تقديم الثاني من قبل هؤلاء الأفراد أنفسهم، ولكن مع ثلاثة أعضاء آخرين من فريق البحث الخاص بهم تم تضمينهم كمؤلفين. تقدم كلتا الورقتين ادعاءات عظيمة على نحو مماثل، ولكن حقيقة وجود ثلاثة مؤلفين في الورقة الأولى أمر مهم.

يمكن لثلاثة أشخاص فقط أن يتقاسموا جائزة نوبل. يعتقد هؤلاء الباحثون أنهم على وشك تحقيق شيء ما، وربما يكونون كذلك.

ونشر الفريق أيضًا مقطع فيديو يُظهر المادة، التي أطلقوا عليها اسم LK-99، وهي ترتفع فوق المغناطيس. هذا النوع من مقاطع الفيديو شائع في العديد من المؤسسات البحثية والجامعات، ولكن لا يوجد نيتروجين سائل في الأفق.

ومع ذلك، هناك الكثير من علماء الفيزياء المتشككين الذين يحثون على توخي الحذر. بعض، أبرزها عالم الفيزياء، وضح أنه كان من الممكن إنتاج الفيديو بدون الموصلية الفائقة، وأن هناك بعض التناقضات في الورقة. ومع ذلك، لا يكفي تجاهل النتائج تمامًا، مما يعني أن العالم العلمي ينتظر بفارغ الصبر معرفة مدى دقة هذه الأبحاث.

وإذا كانوا قريبين مما يزعمون، فقد يكون العالم على أعتاب تغيير حقيقي.

ما الذي يمكن أن تفعله الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة؟

يمكن استخدام الموصلات الفائقة بكل الطرق لإفادة البشرية وتطوير العلوم والتكنولوجيا على قدم وساق والحدود، لكنها تقليديًا غير عملية تمامًا للاستخدام خارج ظروف محددة، عادةً ما تكون معملية. ومع ذلك، فإن الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة ستفتح عددًا كبيرًا من التطورات المثيرة بشكل لا يصدق في وقت قصير جدًا.

إن طبيعة المقاومة الصفرية للموصلات الفائقة ستسمح لنا بإحداث ثورة في الشبكة الكهربائية، والقضاء على الهدر من خلال مقاومة المواد. وهذا يؤدي إلى انخفاض الاستخدام العالمي للكهرباء بشكل كبير، مما يؤدي إلى تسريع الأهداف بشكل كبير للوصول بالعالم إلى صافي الصفر. والأفضل من ذلك، أنه يسمح بنقل الطاقة لمسافات طويلة بشكل لم يسبق له مثيل. ومن شأنه أن يفتح المجال أمام مشاريع الألواح الشمسية في الصحراء الكبرى أو تقاسم الشبكة الكهربائية الدولية على نطاق عالمي.

يمكن للموصلات الفائقة أن ترفع المغناطيس في الهواء. ويمكن استخدام ذلك لتطوير جيل جديد من مركبات التحليق المغناطيسي، بدءاً بالقطارات. قد يؤدي هذا إلى ثورة في وسائل النقل منخفضة التكلفة وعالية السرعة للغاية والتي يمكن أن تغير الطريقة التي نسافر بها جميعًا إلى الأبد. ويمكن أن يؤدي أيضًا إلى إنتاج سيارات كهربائية أكثر كفاءة وأطول مدى يتم شحنها بشكل أسرع وتدوم لفترة أطول. في فيزياء الجسيمات، يمكن أن تساعد الموصلات الفائقة في بناء جيل جديد من مسرعات الجسيمات، دون الحاجة إلى ذلك الكثير من التكلفة الباهظة المرتبطة بالطاقة ومواد البناء مقارنة بالتصميمات التقليدية يتطلب.

في مجال الحوسبة، يمكن أن تساعد الموصلات الفائقة في تطوير الجيل الجديد من الحواسيب الكمومية، ساعدنا في الحفاظ على قانون مور لفترة أطول قليلاً، وتحقيق تقدم كبير في مجالات مثل تطوير الذكاء الاصطناعي. وفي الطب، يمكن للموصلات الفائقة أن تطلق العنان لآلات التصوير بالرنين المغناطيسي الأصغر والأرخص والأكثر كفاءة.

وهذا مجرد غيض من فيض. تعتبر الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة بمثابة تكنولوجيا خيالية، فإذا كان من الممكن تحقيقها حقًا، فلا شك أن هناك عددًا لا يحصى من الفوائد غير المعروفة التي لم نكتشفها بعد.

ماذا الان؟

في الوقت الحالي، نحن ننتظر. نُشرت الأوراق البحثية في منتصف يوليو 2023، لذا فهي لا تزال حديثة جدًا حتى وقت كتابة هذه السطور. لا توجد مراجعة أقران لتأكيد النتائج التي توصلوا إليها، ولكن هناك العديد من الأفراد والمنظمات حول العالم يتطلعون الآن إلى إثبات أو دحض ادعاءاتهم. ولحسن الحظ، قد لا يطول انتظارنا لنسمع عن شخص آخر حقق ما ادعى أنه فعله.

إن أهم ما يمكن تعلمه من هذه الورقة البحثية - ونقطة إثارة إضافية لأولئك الذين يتطلعون إلى تكرار ما تدعي - هو أن الأمر ليس كذلك يُزعم أن الفريق في سيول قام فقط بتوليد موصلات فائقة في درجة حرارة الغرفة، لكنهم فعلوا ذلك مع المشاة نسبيًا تكنولوجيا. إنها ليست عملية بسيطة، حيث يستغرق إنشاء المادة أيامًا من العمل، ولكنها لا تتضمن الكثير من العمل طريقة المعدات المتخصصة، ويمكن على ما يبدو أن يتم إنشاؤها في درجات حرارة منخفضة نسبيا لهذا النوع من بحث.

وينبغي أن يعني ذلك أن هذه الظاهرة يمكن أن تتكرر من قبل عدد كبير من المنظمات في جميع أنحاء العالم. نحن الآن ننتظر لنرى ما إذا كان بإمكانهم فعل ذلك.

توصيات المحررين

• لماذا يشعر الجميع بالقلق بشأن Reddit API وانقطاع التيار الكهربائي في الوقت الحالي
• لماذا يجب عليك التفكير مرتين قبل شراء كمبيوتر محمول للألعاب للكلية