تغطية شاملة

الدوامات المغناطيسية في الموصلات الفائقة

يقول البروفيسور زيلدوف: "على الرغم من المعرفة الكبيرة التي اكتسبناها حول خصائص الموصلات الفائقة، لا تزال هناك فجوات كبيرة في فهم الأسباب التي تجعل المواد المختلفة، في ظل ظروف معينة، موصلات فائقة، أو كيفية القيام بذلك".

البروفيسور إيلي زالدوف. صورة معهد وايزمان
البروفيسور إيلي زالدوف. صورة معهد وايزمان

إليك وصفة لمغناطيس معلق: خذ قطعة من مادة السيراميك مع القليل من النحاس المؤكسد فيها، وقم بتبريدها إلى 169 درجة مئوية تحت الصفر، ثم ضع المغناطيس بعناية فوق المادة، وحرر يديك واستمتع. هذه العملية المذهلة تقنع كل من يزور مختبر البروفيسور إيلي زالدوف في قسم فيزياء المواد المكثفة في معهد وايزمان للعلوم، بسحر الموصلية الفائقة. إلا أن أهمية الظاهرة لا تنبع بالطبع من قدرتها على إنتاج «حيل» مثل المغناطيس العائم فحسب. يعتمد عدد لا بأس به من الأجهزة اليوم على ميزة الموصلية الفائقة. من المرشحات الإلكترونية في لوحات مفاتيح الهواتف المحمولة والقطارات التي تتحرك بسرعة عالية أثناء تحليقها فوق القضبان، إلى أنظمة التصوير بالرنين المغناطيسي المستخدمة في البحث والتشخيص الطبي.

يقول البروفيسور زيلدوف: "على الرغم من المعرفة الكبيرة التي اكتسبناها حول خصائص الموصلات الفائقة، لا تزال هناك فجوات كبيرة في فهم الأسباب التي تجعل المواد المختلفة، في ظل ظروف معينة، موصلات فائقة، أو كيفية القيام بذلك".

إحدى الحقائق المعروفة بالفعل للعلماء هي أن المجالات المغناطيسية يمكن أن تعطل وتدمر الموصلية الفائقة للمادة. ولذلك فإن الموصلات الفائقة "تحمي نفسها" عن طريق رفض أي مجال مغناطيسي خارجي تتعرض له - وهي ظاهرة تسمى "تأثير مايسنر". ومع ذلك، فإن بعض أنواع الموصلات الفائقة تسمح للمجال المغناطيسي باختراقها مع الاحتفاظ بخاصية التوصيل الفائق. يفعلون ذلك عن طريق تفتيت الحقل المخترق إلى "جزر" صغيرة تأخذ شكل دوامات تشبه الأنبوب. في مثل هذه الحالة، يتم تدمير الموصلية الفائقة في مركز الدوامة، ولكن يتم الحفاظ عليها خارجها. وهنا تنشأ صعوبة لأن الدوامات تتحرك في وجود تيار كهربائي - وهي حركة تسبب مقاومة للتيار. وبالتالي فإن الدوامات تدمر الموصلية الفائقة للمادة، مما يجعلها أكثر كفاءة بقليل من سلك النحاس العادي (الموصل). إحدى الطرق لمنع هذه العملية غير المرغوب فيها، وعرقلة حركة الدوامات، هي إصلاحها للعيوب في الموصل الفائق. عندما يتم إدخال عيوب مصممة بشكل جيد إلى موصل فائق، يتدفق التيار بكفاءة أكبر.

تعد المجالات المغناطيسية عنصرًا ضروريًا في معظم تطبيقات الموصلات الفائقة. ولذلك، فإن الفهم الكامل للفيزياء الأساسية للاضطراب له أهمية عملية كبيرة. في الآونة الأخيرة، نجحت مجموعة من العلماء من جامعة ستانفورد، بما في ذلك خريج معهد فاينبرج، الدكتور أوفير أوسلاندر، والبروفيسور زالدوف، الذي كان هناك في سنة تفرغ، في تطوير طريقة جديدة وفريدة من نوعها، تسمح للعلماء بفحص الدوامات أقرب من أي وقت مضى. وبهذه الطريقة، تمكنوا من الكشف عن بيانات جديدة حول بنية وديناميكيات الدوامات، وعن العيوب المجهرية التي تصلحها.

وتعتمد الطريقة الفريدة التي طورها فريق العلماء، والتي نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Nature Physics، على مجهر القوة الذرية. وباستخدام الإبرة المغناطيسية الصغيرة للمجهر، لم يتمكن العلماء من قياس الخصائص الفيزيائية لدوامة واحدة فحسب، بل تمكنوا أيضًا من تغيير موقعها يدويًا داخل الموصل الفائق. وهكذا أظهروا أنه من خلال دراسة التغيرات التي تحدث في دوامة واحدة، من الممكن فهم العلاقة المتبادلة بين الدوامات والعيوب الموجودة في الموصل الفائق.

هذه الأفكار، فيما يتعلق بالتفاصيل الصغيرة، تجعل من الممكن تكوين "صورة واسعة" لسلوك الموصلات الفائقة - وهو أمر ضروري لتطبيقها التكنولوجي الفعال. وقد أدت الأبحاث التي أجراها البروفيسور زيلدوف وشركاؤه بالفعل إلى عدد من النتائج المدهشة، فيما يتعلق بأحد الموصلات الفائقة الأكثر دراسة، والذي يتكون من مادة تسمى YBCO. ومن خلال دراسة الدوامات الفردية، أظهر الباحثون أن البنية الداخلية للمادة أكثر تنوعًا بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. وترتبط النتائج الأخرى المثيرة للاهتمام بحركة الدوامات. وهكذا، على سبيل المثال، اكتشف أن اهتزاز الدوامة أثناء حركتها يسمح لها بالتحرك لمسافات أكبر بكثير. قد تكون هذه النتائج مهمة لفهم سلوك الدوامات في وجود تيار كهربائي. والميزة المهمة للطريقة الجديدة هي قدرتها على الحصول على معلومات حول ما يحدث داخل الموصل الفائق، على عكس الطرق الأخرى التي تسمح فقط بدراسة السطح. ومع ذلك، فإن العديد من نتائج الأبحاث ليست واضحة تمامًا، وهناك حاجة إلى اختبارات إضافية – والتي يعمل عليها العلماء حاليًا. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من مزايا مجهر القوة الذرية، إلا أن استخدامه يعد قياسًا غزويًا - لأن الإبرة المغناطيسية الصغيرة تتفاعل مع الدوامات الموجودة في المادة. يبحث البروفيسور زيلدوف وأعضاء مجموعة البحث التي يرأسها في معهد وايزمان للعلوم الآن عن طرق غير جراحية لإجراء قياسات وتغييرات للدوامات الفردية، على أمل تعزيز فهم سلوك الموصلات الفائقة خطوة أخرى إلى الأمام.

تعليقات 19

  1. تفسيرك لا ينطبق إلا على ما تعتقده، لكن كيم خلق لك نظرية أخرى وحتى أنت لم تقترب من معرفة ما هو الملك الخارق رغم أنك درست في الجامعة. يبدو أن الذي كتب العنوان سيعلن ما هو الجواب على الموصل الفائق، فهو لديه المعرفة لبناء موصل فائق يجعل الصحن الطائر يطير بسرعة قريبة من سرعة الضوء من رقم الهاتف 0523813060 وليس يوم السبت

  2. تفسيرك لا ينطبق إلا على ما تعتقده، لكن كيم خلق لك نظرية أخرى وحتى أنت لم تقترب من معرفة ما هو الملك الخارق رغم أنك درست في الجامعة. يبدو أن الذي كتب العنوان سيعلن ما هو الجواب على الموصل الفائق، فهو لديه المعرفة لبناء موصل فائق يجعل الصحن الطائر يطير بسرعة قريبة من سرعة الضوء من رقم الهاتف 0523813060 وليس يوم السبت

  3. تفسيرك لا ينطبق إلا على ما تعتقده، لكن كيم خلق لك نظرية أخرى وحتى أنت لم تقترب من معرفة ما هو الملك الخارق رغم أنك درست في الجامعة. يبدو أن الذي كتب العنوان سيعلن ما هو الجواب على الموصل الفائق، فهو لديه المعرفة لبناء موصل فائق يجعل الصحن الطائر يطير بسرعة قريبة من سرعة الضوء من رقم الهاتف 0523813060 وليس يوم السبت

  4. رجل عجوز يصبح شابا. تجدر الإشارة إلى أن نظرية المجال المغناطيسي حول الصفيحة مطروحة للبناء لكل من يهمه الأمر، وهنا بدلا من الطيران بسرعة الضوء، تدور الذرات حول الصفيحة، وبالتالي لا داعي للطيران وبسرعة الضوء، يجب أن يكون المرء شاباً. عندي بيت في شوفي بمليون ونص شيكل إجعلني صغيرا وسيكون البيت لك. الرد على هذا الرأي.

  5. نظرية مثيرة للاهتمام للغاية - من ينجح في بناء الصحن الطائر سيصبح الأسوأ بين عشية وضحاها، وستريد كل شركة حقوقًا في الاختراع.

  6. اكتب على موقع جوجل - صحن طائر حقيقي - نظرية عن كيفية إحاطة الصحن الطائر بمجال مغناطيسي ذو قوة هائلة، راجع خطة البناء.

  7. إيهود، النموذج الكلاسيكي للمادة الموصلة المقاومة ليس هو نفسه في خصائصه كموصل فائق. إن تأثير مايسنر وموضوع الدوامات المغناطيسية المقدم في هذه المقالة لن يكون موجودًا في مثل هذا النموذج.

  8. إلى آفي بيليزوفسكي
    شكرا.
    وإذا كنت تتحدث معه بالفعل، فربما ستسأله عن إعلان الفلاش الخاص بالمزدحم أو أيًا كان في كل مرة.
    تأكد من عدم انتقاله من الجانب الأيمن من الشاشة إلى الجانب الأيسر.
    ويغطي عمود التعليق بأكمله في النصف الأيسر.
    أنا لست الوحيد الذي يحدث له هذا. وهذا في متصفح الباتش الخاص بشركة ميكروسوفت شامل كافة التحديثات..

  9. إلى المخلوق

    يمكن تفسير ظاهرة الموصلية الفائقة بسهولة من خلال الفيزياء الكلاسيكية، فمن الضروري ببساطة أن نفترض
    لأن هناك مادة موصلة بدون مقاومة. تبدأ المشكلة عند البحث عن النموذج المجهري الكامن وراء الظاهرة. لقد استغرق الأمر 46 عامًا لشرح التوصيلية "الطبيعية". لقد عملت أفضل العقول على حل المشكلة دون نجاح - أينشتاين، وفاينمان، ولاندو وغيرهم. أخيرًا تم اقتراح النموذج العياني بواسطة باردين كوبر وشرايفر
    (BCS) وبعدها تم تسمية النموذج. وفيما يتعلق بالموصلية الفائقة في درجات الحرارة المرتفعة، لم يتم العثور على تفسير بعد...

  10. إلى السيد آفي بيليزوفسكي.
    عندما يكون هناك شعار معهد وايزمان على الجانب، أتوقع أن أصل إلى هناك، وليس أن تستمر في النقر على موقع الويب الخاص بك.
    إذن أين يجب أن تبحث عن الرابط إلى جانب Google؟
    إنه مثل لغز الأطفال في الجريدة حيث يتم إخفاء الرابط.

  11. في أي موقع عادي، يؤدي رصيد الكاتب إلى جميع مقالاته على ذلك الموقع. ففي نهاية المطاف، هذا ما يبحث عنه متصفحو الإنترنت بشكل حدسي. وحتى في مقالات موقع العلوم المنشورة في YNET لا يوجد رابط لموقع العلوم في الاعتماد بل في روابط منفصلة. وهل بوابة PC.CO.IL موقع رخيص؟
    اضغط على اسمي هناك وسترى أنك ستصل إلى قائمة مقالاتي على نفس الموقع وليس على موقع العلوم مثلا.

  12. إلى السيد آفي بيليزوفسكي.
    وإذا كانت جميع الروابط على هذا النحو، فهل هذا مشجع في رأيك؟
    لماذا لا تكون مثل أي موقع عادي آخر وتعطي رابط عادي للأشياء باسم عمرام.
    أنت لست موقعًا يبيع الأشياء بالقوة، وبالتأكيد لا تريد أن تتم مقارنتها بالمواقع الرخيصة من هذا النوع، أو ربما أنت كذلك.
    إنه أمر مزعج ومخز لأنني حقًا لا أشعر برغبة في التجول بهذه الطريقة هنا.

  13. عامي:
    للتوسع في كلام والدي - الرابط الذي ترونه هناك رابط له الكاتب ويشير إلى كل المقالات التي نشرها موقع العلم بقلم ذلك الكاتب.
    ففي مقالات الدكتور عساف روزنتال مثلاً ستجد رابطاً لمقالات عساف روزنتال على موقع هيدان.

  14. إنه أمر مهم حقا....؟؟؟ - وصل تسلا (نيكولا) إلى إنجازات في الموصلات والموصلات الفائقة إلى مستويات ربما لا نزال بعيدين عنها في بعض النواحي - فقد تم تخريب الاختراعات العظيمة بسبب الاعتبارات الاقتصادية.
    غالبًا ما يتعامل العلماء بقوة مع مثل هذه المشكلات المحددة فقط لإعطاء العقول العظيمة شيئًا للتعامل معه في وقت يكون فيه ما ينتشر بشكل أساسي هو الدين الباطل الذي يملأ أجزاء كبيرة من العلوم المفترضة تحت تصرفه في بعض الأحيان.
    إن الهروب من الفهم إلى العلم مرض خطير في عالمنا، ويستمر الدين الباطل،
    يوم جيد

  15. إذا قمت بالتدقيق، ستجد أن جميع الروابط لجميع المجلات تشير إلى مقالاتها على موقع العلوم. ليس فقط مجلة معهد وايزمان. يوجد رابط منفصل للمواقع في قسم "شركاء المحتوى".

  16. إلى السيد بيليسوفسكي
    لماذا يتم توجيه الرابط إلى وايزمان مرة أخرى إلى موقعك؟
    هل تعتقد بهذه الطريقة سوف تصطاد المزيد من متصفحي؟
    انه مزعج.

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.