מארק פפלו , Nature (תרגום: דיקלה אורן)
קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/bose010204.html
מדענים יצרו עיבוי פרמיוני, צורה חדשה של חומר, אשר פיסיקאים מאמינים שתסייע להם להבין טוב יותר על-מוליכות.
הצוות מאוניברסיטת קולורדו, שיצר את החומר, אומר שהתגלית תוביל לתובנות חדשות בפיסיקה קוואנטית. כמו כן היא עשויה לכוון את הדרך לעל-מוליך בטמפרטורת החדר. בעל-מוליך כזה טמון פוטנציאל בתחומי המחשוב, הדמיות רפואיות ואפילו הובלה.
“זוהי פריצת דרך משמעותית. כל אחד בתחום ניסה לעשות את זה בשלוש השנים האחרונות,” אומר צ'רלס אדמס, פיסיקאי בתחום החומר הקר מאוניברסיטת דורהם באנגליה.
החומר החדש הוא מעין סוג של עיבוי בוז-איינשטיין (BEC – Bose Einstein Condensate), סוג של חומר בו כל האטומים זהים ומתנהגים כאילו היו “סופר אטום” אחד גדול. איינשטיין חזה את קיומו של עיבוי בוז-איינשטיין בשנת 1924. המשענים הראשונים שיצרו BEC (מאטומי רובידיום) עשו כן בשנת 1995. מאוחר יותר הם קיבלו פרס נובל על עבודתם.
מאז המדענים נמצאים במירוץ ליצור BEC מצורות שונות של חומר, בכללן אטומים בודדים ומולקולות ברמות שונות של קושי והצלחות.
אטומי רובידיום משתייכים לקבוצת חלקיקים הנקראת בוזונים, המתקבצים ביחד ליצור עיבוי בוז איינשטיין די בקלות. מולקולות של זוגות אטומים כגון אשלגן הן בוזונים גם כן. חוקרים הצליחו לאחרונה ליצור ממולקולות של אשלגן עיבוי בוז-איינשטיין.
דברה ג'ין מאוניברסיטת קולורדו בבולדר ועמיתיה קפצו מדרגה נוספת כעת. הם שידלו אטומי אשלגן בודדים ליצור עיבוי בוז-איינשטיין. האטומים האלה משתייכים לקבוצה שנקראת פרמיונים, אשר הם בדרך כלל “מתבודדים”. הבאתם לידי עיבוי היא הישג מכובד, אומר אד הינדס מאימפריאל קולג' בלונדון.
ג'ין ועמיתיה יצרו את העיבוי על ידי קירור גז, המכיל כחצי מיליון אטומי אשלגן, לטמפרטורה של כחמישים מיליוניות המעלה מעל האפס המוחלט, הטמפרטורה הקרה ביותר האפשרית. הם נעזרו בשדה מגנטי כדי לגרום לאטומים להתקרב זה לזה ולהסתדר בזוגות, אך מבלי ליצור קשר כימי. זוגות האטומים מהווים אנלוגיה לאלקטרונים, שיוצרים על-מוליכות.
“זה פותח הזדמנות מלהיבה לחקר תופעות העל-מוליכות ועל-נוזליות במצבים קיצוניים, שלא נוצרו קודם לכן,” אומרת ג'ין.
בטמפרטורות מאוד נמוכות, האטומים מאטים, עד שבעצם אין להם אנרגיה כלל. אם ניתן לגרום להם להתעבות, ההבחנה בין אטום אחד למשנהו הופכת בלתי אפשרית. האטומים מתנהגים באופן המזכיר עדר כבשים בשדה. כאשר חמים ונעים, הכבשים מתפזרות להן, חלקן רצות וחלקן לא נעות כלל. כאשר קר הן מצטופפות יחדיו ונעות בצוותא.
אחת מהסיבות למחקר בעיבוי בוז-איינשטיין היא שהוא מספק הקבלה שימושית לדרך בה נעים אלקטרונים בחומר על-מוליך. “זהו מצב קוואנטי טהור בהתגלמותו,” אומר הינדס. על-מוליכות תהפוך מועילה באמת ובתמים, כאשר יהיה ניתן להשיגה בטמפרטורות רגילות, אולם פיסיקאים לא הצליחו להשיג עיבוי בטמפרטורה מעל 135- מעלות צלזיוס. המחקר האחרון עשוי “להלהיט קצת את העניינים”, אומרת ג'ין.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~751497003~~~95&SiteName=hayadan
