Fyzici v oblasti kvantovej mechaniky dosiahli zásadný objav, ktorý by mohol otvoriť dvere k vývoju ultrarýchlych levitujúcich vlakov. Tento pokrok súvisí s hlbším pochopením špecifického kvantového javu, známeho ako pseudomedzera. Ten mení správanie niektorých materiálov pri veľmi nízkych teplotách. Na tému upozornil portál The Cool Down.

Keď sa materiály, ako sú kupráty, zlúčeniny založené na oxidových vrstvách medi, ochladia pod -140 stupňov Celzia, začnú sa správať ako supravodiče. To znamená, že umožňujú bezstratový prenos elektriny. Pri mierne vyšších teplotách sa však ich elektróny usporiadajú tak, že dochádza k tzv. kvantovej pseudomedzere.

Táto energetická medzera sa objavuje, keď materiál nie je dostatočne chladný na to, aby sa stal plnohodnotným supravodičom, no ani úplne nestráca svoje neobyčajné kvantové vlastnosti.

Krok k supravodivosti pri izbovej teplote?

Supravodivosť pri izbovej teplote je už dlho cieľom fyzikov, pretože by umožnila vytvárať zariadenia s takmer nulovými energetickými stratami. Nové poznatky o pseudomedzere môžu tento výskum významne posunúť vpred, čo by otvorilo dvere pre viaceré inovatívne aplikácie.

Podľa tlačovej správy autorov štúdie by to mohlo viesť nielen k pokročilejším prístrojom na magnetickú rezonanciu, ale aj k superrýchlym vlakom využívajúcim magnetickú levitáciu. Tie by sa pohybovali bez nutnosti klasického pohonu.

Aj keď táto technológia pravdepodobne ešte nie je na dosah, pochopenie mechanizmu pseudomedzery predstavuje dôležitý krok. Vedci dodávajú, že na vyriešenie tejto záhady museli využiť zložité kvantové algoritmy. Práve tie bežne fungujú na kvantových počítačoch. Za pomoci Hubbardovho modelu, ktorý pomáha popísať správanie elektrónov v určitých materiáloch, a diagramového algoritmu Monte Carlo, dosiahli prelomové poznatky.

TASR (Úprava redakcie)

Objavenie správania pri extrémne nízkych teplotách

Výskumníci zistili, že ochladenie materiálov až k absolútnej nule môže posunúť elektróny do špecifického vzoru. Ten vedie k stavu pseudomedzery a neskôr k supravodivosti. Táto objavená usporiadanosť elektrónov naznačuje, že určité materiály by mohli byť prispôsobené na dosiahnutie supravodivosti pri vyšších teplotách, ako sme si dosiaľ mysleli.

Aj keď ultrarýchle levitujúce vlaky sú zatiaľ skôr víziou budúcnosti, objav kvantových mechanizmov za ich možnou realizáciou je zásadný. Tento pokrok by mohol raz viesť k bezpečným a energeticky efektívnym spôsobom dopravy a k ďalším technológiám, ktoré dnes ešte ani nedokážeme predvídať.