تمكن العلماء من توليد نوع جديد من التيارات الكهربائية، فما هو؟ وما فائدته؟

تمكن العلماء من توليد نوع جديد من التيارات الكهربائية، و يعرف بما يسمى: “التيار فائق التوصيل”، يستطيع العبور خلال المادة بدون فقدان طاقة، وقد نجحو فعلا في إرسال هذا التيار نحو رقم قياسي جديد للمسافة، 600 نانومتر. قد لا نجد الرقم كبيرًا، لكنه كاف لإثبات أن التقنية الجديدة يمكن استخدامها خارج المختبر، كتشغيل قرص صلب دون فقدانٍ للطاقة.

يتكون التيار الفائق من أزواج من الالكترونات تنغزل في نفس الاتجاه، وقد نجح علماء من معهد ليدن للفيزياء (هولندا) في دفعه عبر أسلاك مصنوعة من ثاني أكسيد الكروم، ويعتبر الغزل لهذه الإلكترونات مهمٌجدًا، لأنه وحتى وقت قريب، لم يعتقد العلماء أنه من الممكن توليد تيار فائق بأزواج من الإلكترونات التي تدور في نفس الاتجاه.

الموصلية الفائقة،وهي القدرة المذهلة للتيار الكهربائي للتدفق خلال المادة بدون مقاومة، تم اكتشافها من قبل الفائز بجائزة نوبل عام 1911، العالم Heike Kamerlingh، ومنذ ذلك الوقت، الموصلية الفائقة أصبحت جزءًا مهمًا جدًا في التقنيات الحديثة وقد تم استخدامها في كل شيء تقريبًا، لكن الأمر المحبط أننا وحتى اللحظة لا نعرف فعليًا كيفية عمل هذه الظاهرة، أو كيفية جعلها أكثر فاعلية، وإذا استطعنا فقط معرفة كيفية جعل الموصلية الفائقة تعمل في درجة حرارة قريبة إلى درجة حرارة الغرفة، فسوف تتغير التقنيات جذريًا، وتوفير شبكات كهرباء لا تهدر 7% من كهربائها الممرره كنتيجة للمقاومة. بعد 50 عامٍ من الاكتشاف الأولي للظاهرة، اكتشف الباحثون أن الموصلات الفائقة كانت تدور في أزواج الأمر الذي اعتبروه المفتاح للتيارات فائقة التوصيل.

الفكرة كانت أن الإلكترونات كانت قادرة فقط على الخروج عن القواعد التقليدية للمقاومة الكهربائية عن طريق الغزل في اتجاهات مختلفة، قادرين على نحو فعال إلغاء بعضها البعض وإنشاء غزل صاف من جديد.

مؤخرًا، تم إثبات أن هذا الافتراض خاطئ، وتملتوضيح أن الإلكترونات في التيارات فائقة التوصيل يمكنها في الواقع القيام بغزل صاف، وقد بدأنا للتو فهم كيف عمل ذلك.

في هذا البحث الأخير، استخدم الفريق الهولندي ثاني أكسيد الكروم والذي لا يمكنه حمل سوى التيارات الكهربائية ذات الغزل الصافي، بعد تبريد المادة الى درجة حالة الموصلية الفائقة، تمكن الفريق من توليد تيار فائق، مع أزواج من الإلكترونات التي تدور في نفس الاتجاه، وكان هذا النوع الجديد من التيار الكهربائي قويًا بشكل مفاجئ، متمكنًا من توليد مليار أمبير للمتر المربع !.

بالطبع ما زال هناك الكثير من الوقت قبل أن نستخدم هذه التقنيات في حياتنا اليومية، لكننا الآن نملك فهمًا أكبر عن كيفية عمل هذه التيارات الفائقة المتناوبة، وكم من القوة ستمتلك في المستقبل.

الغزل أو اللف المغزلي في الفيزياء هو دوران الجسيم حول نفسه، يمكن تشبيه اللف المغزلي للإلكترون بدوران الأرض حول نفسها إضافة الى دورانها حول الشمس، كذلك يدور الإلكترون حول نفسه ويدور حول النواة في نفس الوقت.

اعداد: وائل المشنتف
التدقيق: أسامة القزقي
المصدر