یکی از جلو‌ه‌های مهم مکانیک کوانتومی در ابعاد بزرگ، پدیده‌ی ابررسانایی است که در آن مقاومت الکتریکی مواد در یک محدوده‌ی دمایی متناهی (و نه فقط در صفر مطلق) به کلی از بین می‌رود و هم‌چنین میدان مغناطیسی از درون ماده طرد می‌شود.

آهنربا و ابررسانا برگرفته از Credit: University of Rochester / J. Adam Fenster

بیش از صد سال پیش، در سال ۱۹۱۱، برای نخستین بار ابررسانایی در جیوه‌ و به صورت اتفاقی کشف شد. از آن زمان تا سال ۱۹۸۶، بالاترین دمایی که برخی مواد می‌توانستند در آن ابررسانا شوند کمتر از ۳۰ کلوین (منفی ۲۴۳ درجه‌ی سانتیگراد) بود که به همین خاطر آزمایشگران مجبور بودند که این مواد را برای سردسازی در هلیوم مایع نگه‌داری کنند که ماده‌ی بسیار گرانی است. در سال ۱۹۸۶، ابررساناهایی به صورت تصادفی کشف شدند که دمای گذار آن‌ها چندین برابر بالاتر و تا حدود منفی ۱۴۰ درجه‌ی سانتیگراد هم می‌رسید. این باعث شد که بتوان آن‌ها را در نیتروژن مایع با دمای گذار منفی ۲۱۰ درجه‌ی سانتیگراد، که مایعی بسیار ارزن‌قیمت‌تر است، نگه‌داری کرد و همین موجب شد که کاربردهای ابررسانایی بسیار وسیع‌تر از قبل شود (برای نمونه در دستگاه‌های ام‌آر‌آی با دقت بالا از آن استفاده می‌شود). از آرزوهای بزرگ فیزیک‌دان‌ها و مهندسان کشف و یا ساخت موادی است که در دمای اتاق و فشار جو (در حدود ۱ مگاپاسکال) هم خاصیت ابررسانایی از خود بروز دهند، چرا که در آن صورت پنجره‌ی وسیعی بر روی کاربردهای گسترده‌ی ابررسانایی، از انتقال بدون اتلاف انرژی الکتریکی تا قطارهای سریع‌السیر و ... باز خواهد شد.

در حدود پنج دهه‌ی قبل، پیش‌بینی‌های نظری گروهی از فیزیک‌دان‌ها حاکی از امکان افزایش دمای گذار ابررسانایی در ترکیبات هیدروژن با اعمال فشارهای بسیار بالا (چند صد هزار برابر فشار جو) بود. در آزمایش‌هایی که در طول یک‌ دهه‌ی اخیر صورت گرفته است، فیزیک‌دان‌های تجربی توانستند این پیش‌بینی را محقق کنند و به دمای گذار منفی ۷۰ درجه‌ی سانتیگراد، البته در فشار بالای ۱۵۰ گیگاپاسکال برسند.

به تازگی، گروهی از دانشمندان در دانشگاه راچستر واقع در ایالت نیورک آمریکا در همکاری با پژوهشگران دانشگاه لاس وگاس (از جمله آقای دکتر اشکان سلامت، دانشمند ایرانی)، واقع در ایالت نوادای این کشور توانسته‌اند دمای گذار ابررسانایی ترکیبات هیدروژن را به حدود ۱۵ درجه‌ی سانتیگراد (البته با اعمال فشار سرسام‌آور نزدیک به ۲۷۰ گیگاپاسکال) برسانند. گر چه فشار محیط در این آزمایش‌ها بسیار بالاست، با این وجود، این یک قدم بسیار مهم و قابل تحسین در تحقق آرزوی دیرینه‌ی دانشمندان برای ساخت ابررساناها در دما و فشار محیط است، چرا که اثبات می‌کند که می‌توان خاصیت ابررسانایی را در دماهای بسیار بالا (نسبت به صفر مطلق) هم انتظار داشت.

نویسنده خبر: دکتر سید میر ابوالحسن واعظی -دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف