تیمی بین‌المللی از فیزیک‌دانان به رهبری ماتئو کالاندرا (Matteo Calandra) از موسسه‌ی IMPMC پاریس٬ محاسباتی انجام داده و به این نتیجه رسیده‌اند که ابررسانایی سنتی در دماهای بالاتر از آن‌چه پیش‌تر انتظار می‌رفت نیز می‌تواند رخ دهد. این پژوهش‌گران یک مدل نظری برای ثبت رکورد ابررسانایی دمای بالا که سال گذشته در مورد سولفید هیدروژن گزارش شد را توسعه داده‌اند. این ابررسانایی ناشی از اندرکنش‌های نسبتاً ساده‌ای است که در ابررساناهای دمای پایین سنتی نیز مشاهده می‌شود. این ماده٬ متفاوت از دیگر مواد دمای بالایی است که در آن‌ها ابررسانایی بواسطه‌ی فرآیندهای پیچیده و کمتر شناخته‌شده ایجاد می‌شود.

ابررساناهای دمایِ پایین معمولاً به خوبی با نظریه‌ی BCS ابررسانایی قابل توصیف‌اند که به موجب آن اندرکنش با ارتعاشات شبکه‌ای (فونون‌ها) باعث می‌شود الکترون‌ها جفت‌هایی بنام «جفت‌های کوپر» را تشکیل دهند که قادر است در طول ماده بدون درگیری با هرگونه مقاومت مسیر خود را طی کنند. چنان موادی در دماهای بالاتر از یک دمای گذار (T_C) مانع ابررسانایی می‌شوند. این دما به صفر مطلق نسبتاً نزدیک است- بالاترین دمایی که تا به امروز به آن دست یافته شده تنها ۳۹ کلوین است. در مقابل٬ ابررساناهای دمای بالا٬ دماهای گذاری بالای ۱۳۳ کلوین دارند.

هرچند پژوهش‌های بسیاری که بر روی ابررساناهای دمای بالا از زمان کشف چنان موادی در سال ۱۹۸۶ انجام گرفته اما عمده‌ی فیزیکِ زیربنایی ابررسانایی آن‌ها هنوز ناشناخته باقی مانده است. این راز وقتی عمیق‌تر شد که سال پیش میکائیل ارمتس (Mikhail Eremets ) و همکارانش از موسسه‌ی ماکس پلانک در شهر ماینز آلمان دریافتند که وقتی سولفید هیدروژن در معرض فشار بسیار بالا (۲۰۰ گیگاپاسکال) قرار می‌گیرد دمای گذار آن به ۱۹۰ کلوین می‌رسد. هرچند می‌توان دمای گذار ابررساناهای دمای بالا را با اعمال فشار افزایش داد (رکورد امروز ۱۶۴ کلوین است) بنظر می‌رسد با تایید اندازه‌گیری‌های انجام یافته٬ سولفید هیدروژن رکوردشکن جدیدی بر این موضوع باشد.

یک ابررسانای سنتی با دمای بالا

چیز عجیبی که در مورد سولفید هیدروژن وجود دارد اینکه (برخلاف دیگر ابررساناهای دمای بالا) این ماده در یک حالت مغناطیسی نیز وجود ندارد و بنابراین بسیار شبیه یک ابررسانای سنتی عمل می‌کند. این مشاهدات باعث شده تا کالاندرا و همکارانش در کانادا٬ چین٬ فرانسه٬ اسپانیا و انگلستان از نظریه‌ی ‌BCS به عنوان نقطه‌ی شروعی بر محاسباتشان استفاده کنند.

اساس درک ابررسانایی در سولفید هیدروژن اندرکنش مابین الکترون‌ها و اتم‌های مرتعش هیدروژن است. هیدروژن جرم بسیار کمی دارد. بنابراین تمایل دارد در فرکانس‌های نسبتاً بالا ارتعاش کند. این مُدهای فرکانس بالا به شدت با الکترون‌ها اندرکنش کرده و ابرسانایی با T_C بسیار بالا نتیجه می‌شود. وقتی کالاندرا و همکارانش از نظریه‌ی BCS برای محاسبه‌ی سولفید هیدروژن فشاربالا استفاده کرده‌اند٬ مقداری در حدود ۲۵۰ کلوین (بسیار بالاتر از ۱۹۰ کلوین مشاهده شده) را بدست آورده‌اند.

این تیم معتقد است که T_C واقعی تاحدودی پایین‌تر است چون در اساس نظریه‌ی BCS فرض بر این است که اتم‌های ماده همچون نوسانگرهای هماهنگ ساده ارتعاش می‌کنند. اتم‌های سبک همچون هیدروژن اما تحت نوسانات غیرهماهنگ و بسیار پیچیده قرار می‌گیرند و این موضوع باعث می‌شود اندرکنش‌هایی که جفت‌های کوپری را ایجاد می‌کنند به شکل قابل توجهی کاهش یابد. کالاندرا و همکارانش پس از آن‌که این اثرات غیرهماهنگ را در محاسباتشان وارد کرده‌اند٬ مقدار بسیار واقعی‌تری را برای T_C در حدود ۱۹۸ کلوین محاسبه کرده‌اند. این مقدار با اندازه‌گیری‌های ارمتس در توافق نزدیکی قرار دارد.