Фундаментальные константы прокладывают путь к разработке комнатных сверхпроводников

Физики из Великобритании приблизились к раскрытию одной из важнейших загадок современной науки — разработке сверхпроводников, функционирующих при температуре окружающей среды. Результаты их новейшего исследования демонстрируют связь между максимальной температурой сверхпроводимости и фундаментальными константами природы, такими как масса электрона, его заряд и постоянная Планка. Это открытие не только укрепляет теоретическое основание для существования «святого Грааля» в материаловедении, но и предоставляет новые перспективы на устройство Вселенной.

Сверхпроводники, обеспечивающие передачу электричества без потерь, в настоящее время работают лишь при сверхнизких температурах, что ограничивает их широкое применение в энергетике, медицине и квантовых технологиях. Исследование команды под руководством профессора Кости Траченко из Лондонского университета Королевы Марии показывает, что максимальная критическая температура (T_с), при которой материал становится сверхпроводником, зависит от универсальных констант. Эти величины, определяющие взаимодействие на уровне элементарных частиц, оказались ключом к диапазону T_с от сотен до тысячи кельвинов — или до температур, характерных для жизни человека.

Источник: нейросеть DALL-E

«Наши результаты подтверждают, что фундаментальные законы физики не препятствуют существованию сверхпроводников при температуре окружающей среды, — отметил профессор Крис Пикард из Кембриджского университета, соавтор исследования. — Это показывает учёным, что их мечта может стать реальностью».

Выводы уже были подтверждены независимыми исследованиями, что усиливает доверие к полученным результатам.

Учёные также провели моделирование того, как изменения констант могли бы повлиять на сверхпроводимость в гипотетических мирах. Например, если бы максимальная температура T_с была изначально миллимикрокельвином, это явление осталось бы незамеченным. Однако, в иной Вселенной с температурой миллион кельвинов, сверхпроводники были бы распространены повсеместно.

«Проводник в чайнике не выделял бы тепла, передавая ток без сопротивления», — поясняет Траченко, добавляя, что «вскипятить воду для чая стало бы нетривиальной задачей».

Оказалось, что константы в нашей реальности определяют T_с в диапазоне 100–1000 К, что характерно для планетарных условий. Это объясняет, почему человечество, находящееся в «комнатной» температурной зоне, активно ищет материалы, способные работать при этих условиях. Открытие не только углубляет понимание природы сверхпроводимости, но и подчёркивает хрупкий баланс законов физики, способствующих возможности жизни во Вселенной.

Для учёных и инженеров работа стала ориентиром, указывающим на возможные пути поиска. «Теоретическая возможность комнатной сверхпроводимости в рамках наших констант — это стимул для дальнейших экспериментов», — заключают авторы. Следующий шаг включает в себя поиск специфических материалов, удовлетворяющих новым критериям, и это может обеспечить прорыв в создании энергосистем будущего, МРТ-сканеров нового поколения, а также устойчивых квантовых компьютеров.

Источник: iXBT