De ce contează: materialele superconductoare fără presiuni extreme ar putea transforma energia, transportul și electronica

Un rezultat experimental recent readuce în centrul atenției una dintre marile promisiuni ale fizicii moderne: superconductivitatea în condiții apropiate de cele normale. Potrivit relatărilor din Science News, cercetătorii au raportat un posibil nou record de temperatură pentru un material care devine superconductiv după ce este supus unui ciclu neobișnuit de comprimare și relaxare a presiunii.

Dacă rezultatul va fi confirmat, descoperirea ar putea reprezenta un pas important spre obținerea unor materiale superconductoare funcționale fără condiții extreme de laborator.

Ce este superconductivitatea

Superconductivitatea este un fenomen fizic descoperit în 1911. În anumite condiții, unele materiale pot transporta curent electric fără nicio rezistență.

În mod obișnuit, când electricitatea circulă printr-un conductor – un fir de cupru, de exemplu – o parte din energie se pierde sub formă de căldură. Într-un superconductor, această pierdere dispare complet.

Pe lângă conductivitatea perfectă, apare și un al doilea efect spectaculos: expulzarea câmpului magnetic, fenomen cunoscut ca efectul Meissner. De aici provin demonstrațiile celebre în care magneți levitează deasupra unor materiale răcite cu azot lichid.

Problema temperaturii

Deși fenomenul este cunoscut de peste un secol, superconductivitatea are o limitare majoră: apare de obicei doar la temperaturi foarte scăzute.

În multe materiale clasice, temperaturile necesare sunt apropiate de zero absolut (–273 °C). Chiar și superconductoarele „de temperatură înaltă” descoperite în anii 1980 necesită încă răcire intensă.

În ultimii ani, fizicienii au obținut superconductivitate aproape la temperatura camerei – dar numai în condiții de presiune uriașă, comparabilă cu cea din interiorul planetelor.

Aceste condiții fac tehnologia impracticabilă pentru aplicații industriale.

Ideea noului experiment

În experimentul recent, cercetătorii au folosit o strategie diferită.

Materialul studiat – un compus pe bază de cupru și mercur – a fost supus unei presiuni foarte mari, iar apoi presiunea a fost eliberată rapid. În mod surprinzător, structura cristalină obținută în aceste condiții pare să păstreze proprietățile favorabile superconductivității chiar după relaxarea presiunii.

Această tehnică ar putea permite crearea unor materiale cu proprietăți exotice stabilizate la presiuni normale.

De ce ar fi revoluționar

Dacă superconductivitatea ar putea funcționa în condiții obișnuite, efectele tehnologice ar fi enorme.

Printre aplicațiile posibile se numără:

• rețele electrice fără pierderi de energie,
• trenuri cu levitație magnetică mai eficiente,
• acceleratoare de particule și magneți medicali mai accesibili,
• electronica de mare viteză și calculul cuantic.

În prezent, multe dintre aceste tehnologii sunt limitate de costul răcirii sau de complexitatea instalațiilor necesare.

De ce comunitatea științifică este prudentă

Istoria superconductivității este plină de rezultate spectaculoase care ulterior s-au dovedit greu de reprodus.

Din acest motiv, cercetătorii subliniază că noul rezultat trebuie confirmat independent de alte laboratoare. Verificarea reproducibilității este un pas esențial înainte ca descoperirea să fie considerată validată.

Un obiectiv urmărit de peste un secol

Fizicienii caută de zeci de ani ceea ce numesc uneori „superconductorul ideal” – un material care funcționează la temperatură și presiune obișnuite.

Un astfel de material ar putea schimba radical infrastructura energetică și tehnologică a lumii moderne.

Chiar dacă noul experiment nu reprezintă încă soluția finală, el sugerează că drumul spre această țintă ar putea trece prin manipularea presiunii și stabilizarea unor faze exotice ale materiei – o direcție de cercetare care abia începe să fie explorată.