رغاوي الموصلات الفائقة مثل رغوة الصابون

Suprasaum يتبع نفس القوانين

نمط الفضاء العلوي في بلورة واحدة من الرصاص فائقة التوصيل © Ruslan Prozorov
قراءة بصوت عال

ما علاقة رغوة الكابتشينو بموصل فائق؟ أكثر مما تعتقد. لأن الفيزيائيين وجدوا الآن أن المجالات المغناطيسية في الموصلات الفائقة تشكل أنماطًا لا تشبه الفقاعات الموجودة في رغوة الحليب فقط ، ولكنها أيضًا تتبع نفس القوانين. كما ورد في مجلة Nature Physics ، يمكن أن تكون بمثابة نموذج قيِّم لجميع أنواع الرغاوي.

تعود أصول هذا الاكتشاف إلى العام الماضي عندما قام الفيزيائي رسلان بروزوروف من مختبر أميس في الولايات المتحدة بتطبيق مجال مغناطيسي على عينة من الرصاص في نظام مغناطيسي بصري. والمثير للدهشة أنها شكلت نمطًا يشبه الرغوة. لكن هل اتبع هذا "الفضاء الفوقي" قوانين الرغوات "العادية"؟ أم أنه على الرغم من أوجه التشابه مع ظاهرة مختلفة تماما. لمعرفة ذلك ، تعاون بروزوروف مع زملائه بول كانفيلد وأندرو فيدلر وجاكوب هوبيرج.

نفس القوانين؟

كشفت التحليلات أن المساحات الفائقة والرغوة الطبيعية ، على الرغم من أصولها المختلفة - جدران الحويصلات التقليدية المكونة من مواد مثل سائل غسل الصحون أو الماء أو البلاستيك والرصاص المسامي من الرصاص ذي الموصلية الفائقة - متشابهة في عدة جوانب. إحداها هي عملية التحجيم ، حيث تنمو الفقاعات أو تقلص بمرور الوقت وتختفي في النهاية. في Suprasaws يحدث هذا عندما يتم تغيير المجال المغناطيسي. وصف عالم الرياضيات جون فون نيومان بالفعل معدل هذه العملية في قانون رياضي.

"حقيقة أن قاعدة فون نيومان تعمل هنا تظهر أن حالة الرغوة هي في الواقع خاصية محددة للموصل الفائق" ، يشرح بروزوروف. "تتبع المساحات الفوقية مفهوم التقسيم المكاني ، مما يجعل من الأفضل تغطية السطح باستخدام المضلعات بثلاث نقاط عند استخدام السداسي."

تشكيل المضلع في suprush © Ruslan Prozorov

نمو الفقاعة يدحض العقيدة

وفقًا للعقيدة الحالية ، فإن سلوك المضلع في الرغوة - سواء كانت الفقاعة تتقلص أو تنمو - يرتبط بعدد جوانب المضلع. لكن فريق البحث أميس فند هذا الرأي الآن. يقول بروزوروف: "في المناصب العليا لدينا ، يكون الارتباط بين هذين العاملين مصادفة". "لا توجد مراسلات صارمة بين أكثر أنواع البثرات استقرارًا وأكبر عدد من الصفحات في البثرة." بدلاً من ذلك ، نمت دائمًا جميع البثور ، بغض النظر عن شكلها عندما زاد المجال المغناطيسي المطبق أيضا. هذا الاكتشاف يمكن أن يكون مساهمة مهمة في تحليل النمو الطبيعي. عرض

"هناك بعض القوانين الإحصائية التي تحكم سلوك الرغوة" ، يشرح بروزوروف. not لقد لاحظنا أنه حتى Supras ume تتبع هذه القواعد. الآن يمكننا نقل ما نعرفه عن ذلك إلى جميع الرغاوي وأنظمة تشبه الرغوة الأخرى. "

نموذج عكسها

"في الرغوات العادية ، مثل رغوة الصابون ، الوقت هو القوة الدافعة للتغيير" ، يواصل الباحث. have يجب عليك الانتظار حتى تجف الفقاعات والتي تستغرق أحيانًا أيامًا. وليس عكسها. بمجرد انفجار الفقاعات ، تتغير خصائصها الفيزيائية والكيميائية ، مما يجعل التجربة صعبة. ومع ذلك ، في حالة اختبار مثالية ، يود المرء ببساطة تغيير معلمة ثم النظر في كيفية تغير بنية الرغوة

يمكن أن يوفر الفضاء العلوي الآن للباحثين هذه النسب المثالية بالضبط. لأنه هنا توجد درجة الحرارة والمجال المغنطيسي اللذان يؤثران على أنماط الفقاعة وكلتا المعلمتين قابلة للتعديل وعكسان بحرية.

مساعدة أيضا للفيزياء فائقة التوصيل

لكن رغوة الرصاص توفر أيضًا رؤى قيمة للبحث في الموصلات الفائقة. "في العام الماضي فقط ، وللمرة الأولى ، اكتشفنا هذا النمط الجديد في الموصلات الفائقة ، والآن أثبتنا أن حالة الرغوة هي بالفعل خاصية فريدة من نوعها للغاية من الرصاص الموصل الفائق" ، وفقًا لبروزوروف. هذه مشكلة كبيرة بالنسبة للفيزياء العامة للرغاوي وفيزياء الموصلية الفائقة. لدراسة فيزياء رغوة الصابون اليومية ، أو بشكل أكثر موثوقية ، من subrush ، يساعدنا أيضًا على فهم أسئلة معقدة وصعبة للغاية في مناطق أخرى

(وزارة الطاقة / مختبر أميس ، 06.06.2008 - NPO)