مشاوره رایگان تحصیلی
منو

کلید ابررسانایی در دست میدان مغناطیسی!

+ 82
رأی شما
- 150

ابررسانایی و میدان‌های مغناطیسی معمولاً رقیب هم به حساب می‌آیند٬ طوری‌که میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی موجب ازبین رفتن حالت ابررسانایی می شوند. اما بتازگی فیزیک‌پیشگانی از موسسه‌ی پاول شرر (PSI) نشان داده‌اند که یک حالت نادر ابررسانایی٬ تنها در ماده‌ی CeCoIn5زمانی ایجاد می‌شود که میدان‌های مغناطیسی خارجی قوی وجود داشته باشند. این ماده قبلاً در میدان‌های ضعیف‌تر ابررسانا بوده با این وجود در میدان‌های قوی یک حالت ابررسانایی ثانویه‌ی اضافی نیز ایجاد می‌شود. این یعنی دو حالت ابررساناییِ متفاوت در یک زمان و در یک ماده وجود دارد.

ماده‌ی CeCoIn5 در دماهای بسیار پائین ابررساناست. همان‌طور که انتظار می‌رود ابررسانایی در حضور میدان‌های مغناطیسیِ بسیار قوی از بین می‌رود (در مورد این ماده در میدان‌های بالاتر از ۱۲ تسلا این پدیده رخ می‌دهد). اما اکنون پژوهش‌گرانی از موسسه‌ی پاول شرر نشان داده‌اند قبل از آن‌ که ابررسانایی به خاطر میدان مغناطیس قوی از بین برود٬ حالت نامتعارفی در این ماده در میدان‌های مغناطیسی قوی ایجاد می‌شود. در این حالت نامتعارف٬ یک حالت جدید پادفرومغناطیسیِ اضافی علاوه بر ابررسانایی مشاهده می‌شود. در حالت عادی بخشی از گشتاورهای مغناطیسی این ماده در یک جهت و بخشی در جهت مخالف جهت‌گیری می‌کنند. نتایجی که از مباحثی تقارنی حاصل می‌شود به این نتیجه‌گیری می‌انجامد که بایستی حالت کوانتومی نادری به این سیستم مغناطیسی مرتبط باشد.

میشل کنزلمن در حال تنظیم گاز ورودی به داخل آهنربای با میدان بالا؛ آزمایش‌هایی که بر روی CeCoIn5 در منبع نوترونی SINQ انجام شده است.

دو نوع ابررسانایی در یک زمان

پژوهش‌گرانِ موسسه‌ی PSI خواص این نظام پادفرومغناطیس را مورد آزمایش قرار داده و نتیجه گرفتند که این حالت کوانتومی نادر مربوط به یک حالت ابررسانایی مستقل و ثانویه است. ابررسانایی زمانی رخ می‌دهد که الکترون‌های ماده‌ی موردنظر به شکل جفت‌های کوپری به هم بپیوندند. این جفت‌ها قادرند تا آزادانه در ماده حرکت کنند. از چشم‌انداز جفت‌های کوپری٬ انواع مختلفی از ابررسانایی وجود دارد. به ویژه این ابررسانایی‌ها از لحاظ ویژگی‌های تقارنیِ حرکتِ جفت‌های کوپری با هم‌ تفاوت دارند. در ماده‌ای که اینجا مورد آزمایش واقع شده یک حالت کوانتومی ثانویه (علاوه بر حالت اولیه‌ای که قبلاً وجود داشته) وجود دارد. به بیان تخصصی تر٬ ابتدا ابررسانایی موج-d وجود داشته که در یک حالت نامتعارف به ابرسانایی موج-p می‌پیوندد.

آشکارسازی به وسیله‌ی نوترون‌ها

سیستم پادفرومغناطیسی در ماده‌ی موردنظر با انجام آزمایش‌های نوترونی در منبع نوترونیِ SINQ موسسه‌ی PSI و در موسسه‌ی لاوه-لانگوین در گرنوبل مشاهده شده است. در این آزمایش‌ها پرتوی نوترونی از داخل ماده می گذرد. پس از آن محققان مشاهده می‌کنند که در کدام جهت تعداد زیادی از نوترون‌ها پراکنده می‌شوند. این کار ما را قادر می‌سازد تا در مورد ساختار منظم داخل ماده نتیجه‌گیری کنیم. در این مورد یک جهت اضافی پدیدار می‌شود که بسیاری از نوترون‌ها در میدان‌های مغناطیسی قوی در آن جهت پراکنده می‌شوند. این پدیده به نظام پادفرومغناطیس مربوط می‌شود یا به بیان دقیق‌تر مربوط به یک موج چگالی اسپینی است. یعنی وقتی در جهت معینی در داخل ماده حرکت می‌کنیم٬ ممان‌های مغناطیسی ابتدا در یک جهت قرار دارند٬ بزرگتر شده و سپس کوچک‌تر شود و پس از آن در جهت مخالف قرار گرفته٬ بزرگ تر شده و دوباره کوچک‌تر می‌شوند و غیره. اگر این ممان‌ها را به شکل پیکان هایی رسم کنید٬ نوک این پیکان ‌ها با یک خط موجی بهم مرتبط می‌شوند.

در این ماده٬ امواج چگالی اسپینی قادرند تا در دو جهت (که بر هم عمودند) حرکت کنند٬ یعنی می‌توانند در دو حوزه‌ی مختلف ظاهر شوند. و این همان جهتی است که در آن امواج چگالی اسپینی بسته به جهت میدان مغناطیسی خارجی حرکت می‌کنند. وقتی جهت میدان مغناطیسی در جهت ویژه‌ای تغییر می‌کند جهت‌گیری موج چگالی اسپینی نیز ناگهان تغییر می‌کند. برای اثبات این اثر٬ محققان وسیله‌ی ویژه‌ای را برای نگه‌داشتن نمونه‌ا‌ی از این ماده ساخته‌اند. این نگه‌دارنده با استفاده از این اصل ساخته شده که نمونه بتواند با درجات بسیار کوچکی مابین اندازه‌گیری‌ها منحرف شود.

حالت کوانتومیِ تحت کنترل

آن طور که میشل کنزلمن (Michel Kenzelmann)٬ رئیس تیم تحقیقاتی PSI توضیح می‌دهد: «رفتاری که از این ماده مشاهده شده کاملاً غیرمنتظره بوده و مطمئناً یک اثر مغناطیسیِ خالص نبوده است». «این نشانه‌ای است واضح از این‌که در این ماده یک حالت ابررسانایی جدید همراه با موج چگالی اسپینی (آن‌گونه که از مباحث تقارنی انتظار می‌رود) رخ می‌دهد». ویژگی خاص این حالت آن است که ارتباط بسیار نزدیکی با نظام مغناطیسی دارد. یعنی هم این حالت ابررسانایی جدید و هم موج چگالی اسپینی با افزایش شدت میدان مغناطیسی خارجی تقویت می‌شوند. از این‌رو می‌توان با استفاده از میدان مغناطیسی خارجی این حالت کوانتومی (که به ابررسانایی مربوط است) را مستقیماً کنترل کرد. این امکان که بتوان حالات کوانتومی را مستقیماً کنترل کرد٬ برای رایانه‌های کوانتومیِ آینده حائز اهمیت است. سایمون گربر (Simon Gerber)٬ نویسنده‌ی اول این مقاله می‌افزاید: «حتی اگر این ماده‌ی ویژه٬ احتمالاً به دلیل دماهای پائین و میدان‌های مغناطیسیِ قوی که موردنیاز است٬ مورد استفاده قرار نگیرد٬ اما آزمایش‌های ما نشان می‌دهند که در اصل این نوع از کنترل شبیه چه چیزی می‌تواند باشد».

یافته‌های این پژوهش در مجله‌ی علمی فیزیکِ نیچر انتشار یافته است.

+ 82
رأی شما
- 150



www.HUPAA.com
محک
مشاوره رایگان تحصیلی
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
آموزش زبان انگلیسی
سگال - موسسه خیریه حمایت از کودکان فلج مغزی
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
مشاوره رایگان تحصیلی
آخرین گفتگوها در انجمن
نسبیت برای نور (8 پاسخ)
ناوردایی نسبت به زمان (2 پاسخ)
فرمول کولن (3 پاسخ)
زمین تخت گرایان (186 پاسخ)
نیروی وارد بر قاعده از طرف آب (9 پاسخ)
سوال درباره پیچ جاده (2 پاسخ)
اگر چرخش زمین و ماه در یک جهت نبود چی می شد ؟ (0 پاسخ)
سوال از تبدیل ماده به انرژی (28 پاسخ)
معادله حرکت بر روی سطح شیبدار با شتاب ثابت (11 پاسخ)
چه شد که بیگ بنگ رخ داد؟ (16 پاسخ)
با باقیمانده بافت مغز پس از جراحی چه می‌توان کرد؟ (0 پاسخ)
انرژی به ماده (1 پاسخ)
زبان اعداد و طیف ارتعاشی آنان در زندگی (3 پاسخ)
اصل طرد پاولی (2 پاسخ)
نمودار سه بعدی تبدیل جرم به انرژی (0 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (17 پاسخ)
سوالی در باب مسئله درهم تنیدگی کوانتومی (13 پاسخ)
معرفی مجله (0 پاسخ)
درهم تنیدگی برای ذراتِ تابش هاوکینگ (0 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (229 پاسخ)
تحولات کره در فضای ثابت و منبسط شونده (3 پاسخ)
پارادوکسی جدید در همزمانی (28 پاسخ)
سیاهچاله (4 پاسخ)
میدان هیگز (0 پاسخ)
بهترین نرم افزار محاسبات فیزیک (1 پاسخ)
تناقض در دو جنبه اصل نسبیت؟ (30 پاسخ)
چگونه بدانیم قلبمان سالم است؟ (0 پاسخ)
معادلات حرکت با سرعت فراتر از نور (3 پاسخ)
بازی با احتمالات (5 پاسخ)
نسبیت به زبان ساده (150 پاسخ)
تاریخچه گشتامد دنباله دار هالی (0 پاسخ)
بعد از نظر فیزیک (3 پاسخ)
چرا پروتون، الکترون را جذب می‌کند؟ (3 پاسخ)
تعادل در هسته مرکزی زمین (2 پاسخ)
عبور از افق رویدادِ یک سیاهچاله (2 پاسخ)
آیا میدان هیگز نوسانی است؟ (0 پاسخ)
موتور بدون سوخت+Free Energy (11 پاسخ)
میدان مغناطیس زمین و تولید نیروی برق( طرحی جالب) (21 پاسخ)
آیا انرژی جرم دارد ؟ (31 پاسخ)
شعاع شوارتزشیلد و نقطه ی تکینگی (17 پاسخ)
سوال وزنه و فنر (0 پاسخ)
علت عبور نور مریی از شیشه سربی بر خلاف گاما (26 پاسخ)
سوال در مورد اصطکاک (29 پاسخ)
حدس گلادباخ (80 پاسخ)
تکنیک حل معادله (4 پاسخ)
برای سفر انسان به مریخ، چه امکاناتی لازم است و این سفر چه مد (1 پاسخ)
مختصات رئوس مربع ها چگونه بدست می آید؟ (4 پاسخ)
جلوگیری از انتشار میدان مغناطیسی (9 پاسخ)
چرا پروتون سبکتر از کوارک است؟ (4 پاسخ)
آزمایش لوله پرتو کاتدی (20 پاسخ)
سفر در زمان با خواب مصنوعی (0 پاسخ)
پارادوکس EPR (8 پاسخ)
چرا آهنربا چوب رو جذب نمیکنه ولی آهن رو جذب میکنه؟ (13 پاسخ)
آهنربای النیکو (1 پاسخ)
چطور میتونم خلاء درست کنم؟! (8 پاسخ)
تیر رعد و برق (6 پاسخ)
کرم‌چاله چیست؟ (0 پاسخ)
آیا بشقاب پرنده ها وجود دارند؟ (0 پاسخ)
چرا سیارات چشمک نمی زنند؟ (0 پاسخ)
آیا فضا منحنی است؟ (0 پاسخ)
مقالات فیزیک
چطور خشکی چشم را به طور طبیعی درمان کنیم؟
تامین انرژی در ژاپن صددرصد تجدید‌پذیر می‌شود
در کهکشان‌های کوتوله چه خبر است؟
آیا متوسط دمای بدن انسان‌ها، تغییر کرده است؟
چطور سر صحبت را با کسی باز کنیم؟
آیا واقعاً دانشمندان رباتی با سلول‌های زنده ساخته‌اند؟
تاثیر منفی مصرف ماریجوانا بر روی حافظه
تاثیر باورنکردنی انقلاب صنعتی بر رشته‌کوه هیمالیا
تفاوت سیاره‌های غول‌پیکر با ستاره‌های کوتوله در چیست؟
چگونه می‌توان فلز را به عایق تبدیل کرد؟
ساخت دستگاهی هوشمند برای تنظیم قند خون
چطور در خانه آب مقطر تهیه کنیم؟
گونه‌های نادر حیوانات و گیاهان نیز زاغه‌نشین می‌شوند!
چرا برخی افراد در مقابل آنفلوآنزا ضعیف‌تر هستند؟
داستان واضح‌ترین تصویر از کورونای خورشیدی
نحوه تمیز کردن کتری برقی
کروناویروس تا کجا پیش می‌رود؟
خودروی استثنایی کیا
ناسا در ماه، پرورش قارچ‌ راه می‌اندازد
چطور اگزما را در نوزادان شناسایی و درمان کنیم؟
آیا موجودات فرازمینی نامرئی وجود دارند؟
مغز چگونه تفاوت بین لذت و درد را تشخیص می‌دهد؟
تاثیر تکنولوژی‌های قدیمی، بر روی گرمایش زمین
چطور یک آکواریوم بسازیم؟
آیا هوش مصنوعی می‌تواند تحقیقات عملی انجام دهد؟
پارکر اطلاعات جدیدی از ذرات خورشیدی به زمین مخابره کرد
اثرانگشت، مصرف‌کنندگان مواد مخدر را رسوا می‌کند
چطور یک مبتکر باشیم؟
کهکشانی مارپیچی که دو هسته‌ی فعال دارد!‌
رکورد دما در جنوبگان شکسته شد
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
آمار مرگ در اثر عوارض الکل چقدر است؟ (0+)
آتشفشان‌های جوان بر روی سیاره‌ی ناهید (0+)
تاردیگراد در مقابل گرمایش جهانی ضعیف است (0+)
حرکات کششی که باید قبل و بعد از دویدن انجام داد (0+)
میلیاردر ژاپنی به دنبال شریکی برای سفر به ماه می‌گردد! (0+)
راز سالم ماندن مغز باستانی انسان (0+)
زمان غذا خوردن چه اهمیتی دارد؟ (0+)
چطور علائم ناشی از کشیدگی‌ پوست را درمان کنیم؟ (0+)
ساخت میکرولیزر با استفاده از فناوری نانو (0+)
حلقه‌ی هیدروژنی عجیب در اطراف یک کهکشان (0+)
کاهش بروز مرگ و میر در اثر سرطان (0+)
ورزش‌هایی که برای سلامت مغز مفید هستند (0+)
دیدنی‌هایی هیجان‌انگیز از یک کهکشان مارپیچی (0+)
حیات اولیه بر روی زمین، کجا شکل گرفته است؟ (0+)
چطور آروغ یک نوزاد را بگیریم؟ (0+)
ادامه ...