Kulisy zorganizowanych eksperymentów zostały niedawno zaprezentowane na łamach Physical Review Letters. Autorzy tych ustaleń postanowili przekonać się o możliwościach zwiększania nadprzewodnictwa za sprawą tworzenia tzw. kwantowych bipolaronów. Dokładniej rzecz ujmując, chodziło o sprzężenie kwadratowe, w którym energia interakcji jest proporcjonalna do kwadratu przemieszczenia fononu.
Czytaj też: Teoria grawitacji i mechanika kwantowa coraz bliżej siebie. Splątane fotony mierzą rotację Ziemi
Sprzężenie elektron-fonon polega na interakcjach między elektronami i drganiami mającymi postać kwazicząstek. Za sprawą tego zjawiska łatwiej powstają pary Coopera, co z kolei przekłada się na łatwiejsze utrzymywanie nadprzewodnictwa. To ostatnie pozwala na transport energii bez jakichkolwiek strat.
Jak wyjaśniają członkowie zespołu badawczego nadrzędnym celem jest poczynienie postępów prowadzących do sprawniejszego funkcjonowania nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego. Do tej pory nadprzewodnictwo było bowiem osiągane przy skrajnie niskich wartościach, bliskich zeru absolutnemu. To zdecydowanie ogranicza możliwość praktycznego zastosowania, co uległoby zmianie przy dojściu do temperatur bliskich pokojowej.
Wysokotemperaturowe nadprzewodnictwo zdecydowanie zwiększyłoby liczbę zastosowań tego zjawiska w codziennym życiu
Ale tak naprawdę każdy stopień Celsjusza w górę będzie w tym przypadku niezwykle cenny. Co istotne sprzężenie, czyli jeden z kluczowych aspektów nowych badań, można podzielić na liniowe i kwadratowe. W pierwszym sprzężenie jest wprost proporcjonalne do przemieszczenia fononów, natomiast w drugim – do kwadratu tego przemieszczenia. Nadprzewodniki oparte na sprzężeniu liniowym mają pewne ograniczenia, dlatego naukowcy sprawdzają możliwości wynikające ze sprzężenia kwadratowego.
Takowe, występujące na linii elektron-fonon, zostały wzięte pod uwagę wraz z uwzględnieniem fluktuacji kwantowych fononów oraz energii punktu zerowego. W toku obserwacji okazało się, że słabe oddziaływanie elektronów z fononami sprawia, iż mechanizm łączenia elektronów w pary Coopera nie jest skuteczny. Ogranicza to możliwość uzyskania nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego.
Czytaj też: Wielkie odkrycie związane z najcięższą cząstką podstawową. Naukowcy przetestowali splątanie kwantowe
Kiedy jednak rzeczone interakcje stają się silniejsze, to powstały kwantowy bipolaron może stać się nadprzewodnikiem nawet w relatywnie wysokich temperaturach. I choć wciąż mowa o niskich wartościach z punktu widzenia człowieka, to fizycy patrzą na tę sprawę zupełnie inaczej. Jak sugerują, możliwe miałoby być utrzymywanie nadprzewodnictwa nawet przy temperaturach o 100 stopni Celsjusza wyższych od zera absolutnego. Ze względu na gigantyczny potencjał opisywanego zjawiska, choćby w odniesieniu do transportu energii elektrycznej czy lewitacji, pozostaje nam czekać na dalsze postępy w tym zakresie.