Yeni Bir Süperiletkenlik Teorisi Bulundu

Berry bağlantısı hesaplamasını kullanarak elektrik akımın sıfır dirençle akabileceği, yüksek sıcaklıkta çok verimli bir şekilde enerji üretimini ve iletimini gerçekleştirecek teori tanıtıldı…

Tsukuba Üniversitesi’ndeki Kuantum Yoğun Madde Fiziği bölümünde bir araştırmacı, yeni bir süper iletkenlik teorisini formalize etti. ‘Berry bağlantısını’ kullanarak, akım ve dirençle beraber formalize edinilen bu teori, gelecekteki elektrik şebekelerine kayıpsız enerji gönderilmesine izin verebilir.

Süper iletkenler, ortam koşullarında büyüleyici malzemelerdir. Ancak çok düşük sıcaklık seviyelerinde, elektrik akımının sıfır dirençle akmasına izin verebilir. Bahsettiğimiz kayıpsız enerji iletimi gibi birkaç belirgin süper iletkenlik uygulaması vardır fakat bu sürecin altında yatan kanunları açıklayacak fizik henüz tam olarak anlaşılamamıştır. En bilinen teori normalden süper iletkenliğe geçişte kullanılan Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS) kuramıdır. Bu modelde, yeterince küçük termal uyarımlar olduğu sürece parçacıklar birlikte hareket eden ve saçılmaya direnen “Cooper çiftleri” oluşturabilir. Yine de bununla birlikte BCS modeli, oda sıcaklığında çalışan daha sağlam süper iletken malzemeler yaratma konusunda yeterince açıklama yapmamaktadır.

Şimdi, Tsukuba Üniversitesi’nden bir bilim adamı, süper iletkenliği tanımlayan yeni bir model sundu. Bu yeni model de kullanılan matematiksel yöntem ‘Berry bağlantısı’ ile  hesaplanmaktadır. Yüklü parçacıkların eşleşmesine odaklanmak gereksiz görülmüştür. Berry bağlantısının kullanıldığı bu matematiksel modelleme de amaç, elektronların hareket ettiği uzayın bükülmesini hesaplamaktır. Bu teori hakkında Yazar Profesör Hiroyasu Koizumi şu sözleri söylüyor: “Standart BCS teorisinde, süper iletkenliğin kaynağı elektron eşleşmesidir. Bu teoride, süper akım, tek elektronlar hala direnç yaşarken, çift elektronların dağılmayan akışı olarak tanımlanır.”

Bir örnek olarak, iki süper iletken tabakanın normal metalden veya bir yalıtkandan yapılmış ince bir bariyer ayrımı sonucu Josephson bağlantıları oluşur. Bununla birlikte yüksek hassasiyetli manyetik alan dedektörlerinde ve kuantum bilgisayarlarında sık kullanılmasına rağmen, Josephson kavşakları da BCS teorisinin içine tam olarak uymaz. Profesör Koizumi, “Yeni teoride, elektron eşleşmesinin rolü, kendi başına süper iletkenliğin nedeni olmanın aksine, Berry bağlantısını stabilize etmektir ve süper akım, uzayın bükülmesi nedeniyle üretilen tekli ve çiftli elektronların akışıdır.” diyor.

Özetle, bu araştırma kuantum hesaplamada ve enerji tasarrufunda ilerlemelere yol açabilir.

Yazan: Beyza ÖZKUNDAKCI

Kaynak*

YouTube Kanalımız

Leave a reply

Please enter your comment!
Please enter your name here