Na kvantnoj razini, odnos sila magnetizma i supravodljivosti može se okarakterizirati kao težak. Supravodljivi materijali odbijaju magnetsko polje ne bi li mogli proizvesti supravodljivu struju. Magnetske sile moraju stoga biti dovoljno jake da prevladaju prirodno odbijanje i prodru u srž supravodljivog materijala. Ipak, postoji granica: ukoliko primijenite prejako magnetsko polje uništit ćete svojstvo supravodljivosti materijala.

Ovaj je odnos dobro poznat, ali njegova priroda još nam je uvijek nepoznata. Fizičari sa sveučilišta Brown prvi su put dokumentirali kvantno-mehanički fenomen  u kojem su djelovanju magnetskog polja podvrgnuli elektron u supravodljivom materijalu. U znanstvenom radu objavljenom u časopisu Physical Review Letters, Vesna Mitrovic, zajedno s francuskim i znanstvenicima sa sveučilišta Brown, objavila je kako elektroni, u spervodljivim materijalima pod određenim uvjetima, formiraju čudne magnetske valove koji nisu kontinuirani. Uz samo malo povećanje magnetske sile takva titranja nestaju. Elektronski magneti harmoničkim titranjem induciraju pojavi sa svojstvima vala koja se širi preko supravodljivosti.

Ovo bi otkriće moglo malo više razjasniti odnos između magnetizma i supravodljivosti na kvantnoj razini. Samo bi istraživanje moglo značiti velik korak u naprijed za istraživanje supravodljivih magneta koje koristimo za magnetsku rezonancu (MRI) i cijeli niz sličnih primjena. "Ukoliko ne razumijete što se događa na kvatnom nivou kako ćete konstruirati bolje magnete?" pita Mitrovic, asistentica profesora fizike.

Kada se supravodljivi materijal izloži djelovanju magnetskog polja pojavljuju se vrtlozi čije se dimenzije mjere u nanometrima (milijarditi dio metra). Ovi vrtlozi koji nalikuju ekstra malim vijavicama zapravo su područja na kojima je magnetsko polje uspjelo prevladati i u biti potisnuti električno polje supravodljivosti. Pojačate li magnetsko polje i pojavit će se više virova. U jednom trenutku imate jako puno takvih virova pa materijal potpuno gubi svoje svojstvo supravodljivosti.

Na još nižem nivou, setovi elektrona pod nazivom Cooperovi parovi (ime su dobili po Leonu Cooperu, fizičaru s Browna koji je bio jedan od dobitnika Nobelove nagrade za to otkriće) odgovorni su za supravodljivost materijala. Znanstvenici ipak vjeruju kako postoje drugi tipovi elektrona orjentiranih u magnetskom polju i koji se opetovano i linearno vrte oko svojih osi pri čemu proizvode nešto slično valovima koje su opazili Mitrovic i njeni kolege.

"Ovi smiješni valovi vrlo se vjerojatno pojavljuju kao posljedica supravodljivosti, ali ostaje neobjašnjeno nakoji točno način nastaju," kaže Mitrovic. Za još malo tajanstvenosti pobrinuli su se Mitrovic i njeni kolege, Georgios Koutroulakis, student sveučilišta Brown i Michael Stewart, docent. Naime, oni su opazili kako pod određenim uvjetima ti se valovi kolebaju. Nakon gotovo tri godine eksperimentiranja na svučilištu Brown i nacionalnom laboratoriju za magnetska polja u Grenobleu, Mitrovic i njen tim uspjeli su proizvesti ove čudne valove prilikom testiranja supravodljivog materijala cerij-kobalt-indij 5 (CeCoIn5) i to na temperaturama bliskim apsolutnoj nuli uz magnetsko polje od 10 Tesla.

"Valovi kao da su klizili," objašnjava Mitrovic. "Baš kao da je netko povlačio val," dodaje. Mitrovic i njeni kolege zapazili su kako pojačanjem magnetskog polja ovakva kolebanja nestaju i valovi opet postaju pravilne, ponavljajuće funkcije. Sljedeći zadatak znanstvenika jest objašnjenje zašto dolazi do tih fluktuacija te hoće li one biti jače u drugim supravodljivim materijalima. Istraživanje je finfncijski poduprla Nacionalne zaklada za znanost, kredit europske unije te Alfred P. Sloan zaklada.



Izvor: sciencedaily.com