علماء يكتشفون معادن غريبة تحمل الشحنة الكهربائية بواسطة أزواج كوبر

المعادن الغريبة

اكتشف العلماء "معدن غريب" جديد له سلوك لا يبدو أنهم يفهمونه، وحدثت اللحظة عند النظر في الأنظمة البوزونية، حيث لم يتم رصد مثل هذا السلوك من قبل.

ونشر البحث الجديد في دورية نيتشر يوم الأربعاء بعنوان "بصمات معدن غريب في نظام بوزوني"، حيث اكتشف العلماء نوعاً لم يسبق له مثيل من السلوك المعدني في النظام، حيث لا تحمل الإلكترونات الشحنة الكهربائية، كالعادة، ولكن بواسطة ما يسمى بأزواج كوبر.

ماهي أزواج كوبر؟

أزواج كوبر هي بوزونات، أنواع معينة من الجسيمات دون الذرية، أما الإلكترونات فهي فرميونات، وهو نوع آخر من هذه الجسيمات.

قال جيم فاليس، أستاذ الفيزياء في براون ومؤلف الدراسة الجديدة: "لدينا هذان النوعان المختلفان جوهرياً من الجسيمات التي تتقارب سلوكياتها حول لغز، ما يقوله هذا هو أن أي نظرية تشرح السلوك المعدني الغريب لا يمكن أن تكون محددة لأي نوع من الجسيمات، ولكن يجب أن تكون أكثر جوهرية من ذلك".

يمكن أن يفتح البحث الجديد الباب أمام حل لغز كان يزعج العلماء لما يقرب من ثلاثة عقود، منذ اكتشاف النحاسيات، وهي فئة من المواد تميل إلى التصرف بطرق مختلفة عن المعادن الأخرى.

لا يبدو أن هذه "المواد الغريبة" تعرض نفس خصائص المعادن الأخرى عند تسخينها، فعادة، ترتفع مقاومتهم حتى النقطة التي تصبح فيها ثابتة، ومع ذلك، لا تتبع النحاسيات هذه القواعد، ولا يزال العلماء يكافحون لمعرفة السبب.

الثقوب السوداء

قال فاليس: "لمحاولة فهم ما يحدث في هذه المعادن الغريبة، طبق الناس مناهج رياضية مشابهة لتلك المستخدمة لفهم الثقوب السوداء، هناك بعض الفيزياء الأساسية جداً تحدث في هذه المواد".

سعياً لفهم سلوك "المعدن الغريب" بشكل أفضل، استخدم العلماء مادة نحاسية بها ثقوب صغيرة لإنتاج أزواج كوبر، وتبريدها، ولاحظوا التغيرات في توصيلها، وانتهى بهم الأمر برؤية أنها تتصرف بطرق مشابهة للمعادن الغريبة الفرميونية، والتي، مع ذلك، تقدم القليل من التقدم في فهم مصدر هذا السلوك.

وأوضح فاليس: "كان من الصعب بالنسبة للعلماء التوصل إلى تفسير لما نراه في المعادن الغريبة، حيث يُظهر عملنا أنه إذا كنت ستصمم نموذجاً لنقل الشحنات في معادن غريبة، فيجب أن ينطبق هذا النموذج على كل من الفرميونات والبوزونات، على الرغم من أن هذه الأنواع من الجسيمات تتبع قواعد مختلفة اختلافاً جذرياً".