Tai vienas įdomiausių pastarojo meto mokslo pranešimų – revoliucinis šuolis link kambario temperatūros superlaidininkų. Pensilvanijos valstijos universiteto tyrėjai sukūrė skaičiavimo modelį, kuris leidžia tiksliai prognozuoti, kokios medžiagos gali tapti superlaidžios be būtinybės jas fiziškai išbandyti.
Tai nėra tik dar viena laboratorinė naujiena – tai realus įrankis, galintis atverti kelią į energijos perdavimą be nuostolių, t. y. be to milijardų kilovatvalandžių šilumos, kurią dabar tiesiog iššvaistome laiduose.
Kas padaryta?
Tyrėjai sujungė dvi didžiąsias fizikos paradigmas:
- BCS teoriją, kuri aprašo, kaip elektronai poruojasi į vadinamąsias „Kūperio poras“,
- ir tankio funkcionalo teoriją (DFT), leidžiančią matematiškai modeliuoti elektronų elgseną atominiu masteliu.
Rezultatas – vadinamoji zentropijos teorija, jungianti kvantinę fiziką, statistinę mechaniką ir skaičiavimų galybę. Ji leidžia apskaičiuoti tą magišką ribą – kritinę temperatūrą, iki kurios medžiaga išlaiko superlaidumą.
Kodėl tai didžiulė naujiena
Iki šiol superlaidumas pasiekiamas tik esant itin žemai temperatūrai, artimai absoliučiam nuliui (−273 °C). Tam reikalingi skysti dujos – helis ar azotas – ir tai daro technologiją brangia bei nepraktiška.
Jei superlaidumas veiktų kambario temperatūroje, pasikeistų beveik viskas:
- elektros tinklai galėtų perduoti energiją be nuostolių,
- transportas (ypač magnetinės levitacijos traukiniai) taptų itin efektyvus,
- kompiuteriai ir kvantiniai procesoriai veiktų daug greičiau,
- medicina gautų pigesnius ir paprastesnius MRT aparatus, nebereikalaujančius skysto helio.
Įdomiausia detalė
Modelis netgi numato superlaidumo galimybę tauriuosiuose metaluose – vario, sidabro ir aukso lydiniuose, nors šiandien jie tam netinkami. Tai reiškia, kad tiksliai sureguliavus slėgį ar struktūrą, net kasdienės medžiagos galėtų tapti energetiškai „stebuklingos“.
Ką tai reiškia žmonijai
Trumpai – energetikos revoliuciją.
Jei šis modelis leis greičiau atrasti kambario temperatūros superlaidininką, mes iš esmės perrašysime pasaulio energetikos balansą: mažesnis CO₂ išmetimas, pigesnis elektros transportavimas, efektyvesni įrenginiai.
Kol kas tai dar teorinis įrankis, bet jis jau sutrumpins naujų medžiagų paiešką nuo dešimtmečių iki mėnesių. Tai tas momentas, kai fizika iš laboratorijos virsta varikliu, galinčiu pakeisti civilizacijos inžinerinį pagrindą.
Mokslo istorijoje tokie momentai būna retai – šis atrodo kaip vienas iš jų.
