به سوی اینشتین شدن

تحت ِ فشار و دمای بالا به نظر می رسه که  هيدروژن ابررسانا  ميشه. يعنی الکتريسيته را بدون مقاومت عبور می ده. اما ممکنه که «همزمان» مايعی بشه که بدون ِ اصطکاک جاری ميشه (يعنی ميشه ابرشاره).  اين حالت معجون ِ جديد در ژوئن امسال (۲۰۰۵) و ۲۳ سپتامبر امسال (۱۰ روز پيش) با شبيه سازی کامپيوتری پيش بينی شد.*

تحت فشار بالا (در حد ميليون اتمسفر)؛ مثل شرايط داخل سياره ی مشتری؛ هيدروژن تبديل به فلز ِ مايع می شه و اگه دمای کمی بالای صفر مطلق باشه اين مايع ِ فلزی تبديل به ابررسانا می شه. علاوه بر ابررسانايی ِ الکترونی؛ در حول و حوش دمای صفر حالت ِ ابررسانايی پروتونی هم می تونه بيرون بزنه. حالتهای الکترونی و پروتونی ممکنه دست بدست ِ هم بـِدن و ابررسانا يی رو بسازن که در اون الکترون و پروتون به نوعی حرکت می کنن که حرکت ِ بی اصطکاک ِ جرمها رو بوجود بياد و هيچ بار الکتريکی هم حرکت نکنه.

آسل ِ سودبو Asle Sudbø از دانشگاه علم و صنعت ِ ترُندهيم Trondheim در نروژ با همکاری دو فيزيک پيشه ی دانشگاه کورنل اخيرا ويژگی های جديدی از اين «حالت ِ ابرشاره ی ابررسانا» و همچنين دو حالت ِ «ابررسانای نا-ابرشاره» و «حالت ِ ابرشاره ی نا-ابررسانا» را پيش بينی کرد. آنها با شبيه سازی تشخيص دادند که همه ی اين ۳ حالت ِ هليوم همزمان با هم تشکيل می شود که جدايی ِ اين حالتها با دما و ميدان مغناطيسی خارجی هستند.

يک ميدان مغناطيسی می تواند ابررساناها را به حالت ِ پنير ِ سوئيسی ببرد Swiss cheese  که در آن حالت اين ميدان مغناطيسی خارجی به داخل ِ لوله هايی از ماده ی نا-ابررسانا نفوذ می کند. اين تيوبهای نا-ابررسانا را خطهای گردابی Vortex می نامند. دور ِ اين خطها الکترونها می چرخند.

در هليم مايعی که ابررسانای ابرشاره است؛ در دماهای پائين؛ خطهای گردابی ِ الکترون و پروتون با هم برخورد می کنند و يک شبکه ی ثابت fixed lattice تشکیل می دهند.

وقتی هيدروژن رو گرم می کنين بسته به قدرت ِ ميدان مغناطيسی دو چيز رخ ميده. در ميدان مغناطيسی ضعيف با گرم کردن گردابه های پروتونی از گردابه های الکترونی جدا ميشن. اين جدايی باعث ميشه که ابررسانايی خراب بشه و فقط ابرشارگی بمونه. اگر دما بسشتر بشه دو نوع خط ِ گردابی در هم می پيچن اما ديگه اين گردابه های مرکب روی شبکه ی ثابت ديگه نمی مونن و آزادانه حرکت می کنن که بهش ميگن «مايع ِ گردابه».

در اين حالت ديگه ماده بررسانا نيست چون جريان ِ الکتريکی تيوبهای شار مغناطيسی رو حرکت ميدن که باعث ميشه انرژی صرف بشه. مثل اينکه مقاومتی درون ماده بوجود بياد. اما هنوز ماده ابرشاره هست.

ديويد سیپرلی David Ceperly از دانشگاه ايلينويز در Urbana-Champaign گفت: «اين فاز ِ ابرشاره ی ابررسانا ميتونه خيلی جالب باشه» اما  شک دارم تو آزمايشگاه بشه حقيقتا ديدش. سوال اصلی اينه که آيا هيدروژن تو اون دما يخ ميزنه يا مايع باقی می مونه. محاسبات ِ کامپيوتری ديويد ميگه که يخ می زنه و اون مايع ِ گردابی و ... رخ نمی ده.

سودبو ميگه که به زودی آزمايش ميگه که ميشه اين حالت ِ ابرشاره ی ابررسانا رو ديد يا نه.

ديويد ليندلی

ترجمه: محمد ح. انصاری

منابع:

[1] K. Moulopoulos and N.W. Ashcroft, "Generalized Coulomb Pairing in the Condensed State," Phys. Rev. Lett. 66, 2915 (1991).
[2] E. Babaev, A. Sudbø, and N.W. Ashcroft, "A Superconductor to Superfluid Phase Transition in Liquid Metallic Hydrogen," Nature (London) 431, 666 (2004).
[3] E. Babaev, A. Sudbø, and N.W. Ashcroft, "Observability of a Projected New State of Matter: A Metallic Superfluid," Phys. Rev. Lett. 95, 105301 (2005).
[4] S. A. Bonev, E. Schwegler, T. Ogitsu, and G. Galli, "A Quantum Fluid of Metallic Hydrogen Suggested by First-Principles Calculations," Nature (London) 431, 669 (2004).