قد تؤدي انفجارات الضوء القصيرة إلى تحويل بعض المواد إلى موصلات فائقة عابرة. وتعزز دراسة جديدة صحة هذا الادعاء المثير للجدل، والذي تم تقديمه لأول مرة منذ أكثر من عقد من الزمن. ولكن في حين أن بعض الفيزيائيين مقتنعون بذلك، فإن آخرين ما زالوا متشككين.
تنقل الموصلات الفائقة الكهرباء دون مقاومة، عادةً عند درجات حرارة منخفضة فقط. ولكن منذ عام 2011، ادعى بعض العلماء أن بعض المواد، عندما تتعرض لنبضات ليزر مكثفة وقصيرة للغاية، يمكن أن تصبح موصلات فائقة لفترة وجيزة عند درجات حرارة أعلى بكثير من الحد الطبيعي، بما في ذلك درجة حرارة الغرفة.
أظهر البحث السابق تغيراً مؤقتاً في انعكاس النحاسات، وهي مركبات تحتوي على النحاس والأكسجين، عند تعرضها للضوء. يشير هذا التغيير إلى انخفاض في المقاومة يدوم مجرد جزء من تريليون من الثانية، أو بيكو ثانية. جادل النقاد بأن التغيير يمكن أن يكون ناجماً عن تأثيرات أخرى غير الموصلية الفائقة.
يطرد أحد النحاسات مجالات مغناطيسية عند تعرضه للضوء، حسبما أفاد الفيزيائي أندريا كافاليري وزملاؤه في 10 تموز في مجلة Nature. ويقولون إن هذا الطرد هو السمة المميزة للموصلية الفائقة المعروفة باسم تأثير مايسنر.
يقول الفيزيائي ديمتري باسوف من جامعة كولومبيا، الذي لم يشارك في البحث، إن هذه الملاحظة "هي في الأساس علامة لا لبس فيها على الموصلية الفائقة".
الجميع ليسوا مقتنعين بالعمل الجديد. يقول الفيزيائي ستيف دودج من جامعة سيمون فريزر في برنابي، كندا: "إنهم يرون هذا التغيير الذي يستمر لمدة بيكو ثانية تقريباً، وليس من الواضح على الفور أنه نفس تأثير مايسنر".
تجتذب الموصلات الفائقة اهتماماً كبيراً من جانب الفيزيائيين، ويرجع ذلك جزئياً إلى إمكاناتها التكنولوجية. يمكن للموصل الفائق الذي يعمل في درجات حرارة عالية أن يسمح بنقل طاقة أكثر كفاءة، على سبيل المثال، مما قد يوفر كميات هائلة من الطاقة. وما زالت الغموض يكتنف الظاهرة. تتميز النحاسات بموصلية فائقة عند درجات الحرارة الأعلى من معظمها، ولا يزال السبب غير مفهوم تماماً.
عرف العلماء أن الضوء يمكن أن يعطل الموصلية الفائقة، لكن فكرة أن الضوء يمكن أن يولدها أيضاً كانت غير متوقعة ومثيرة للجدل. يقول كافاليري، من معهد ماكس بلانك لبنية وديناميكيات المادة في هامبورغ: "في الدراسات السابقة، كانت الأمور ذاتية إلى حد ما، وكانت رائحتها نوعاً ما مثل الموصل الفائق، لكن... لم يكن بإمكانك التأكد حقاً".
لذلك وضع كافاليري وزملاؤه أنظارهم على تأثير مايسنر. لقد درسوا نوعاً من النحاسات يسمى أكسيد النحاس الإيتريوم، أو YBCO. هذه فئة من المركبات التي أظهرت في السابق علامات الموصلية الفائقة الناجمة عن الضوء.
لكن القياس الدقيق لتغيرات المجال المغناطيسي خلال البيكو ثانية ليس بالأمر السهل. يقول كافاليري: "لا توجد تقنية موجودة تسمح لك بإجراء هذا القياس".
ابتكر الفريق مخططاً يستخدم بلورة من فوسفيد الغاليوم موضوعة بجوار YBCO لقياس المجالات المغناطيسية. في التجارب التي أجريت داخل مجال مغناطيسي موجود مسبقاً، ضرب الباحثون YBCO بالليزر، وأرسلوا ليزراً ثانياً عبر البلورة. غيرت الرحلة عبر البلورة استقطاب الليزر -اتجاه موجاته الكهرومغناطيسية- بطريقة يمليها المجال المغناطيسي داخل البلورة. سمح هذا التأثير للفريق بتحديد كيفية تغير المجال المغناطيسي بالقرب من YBCO، حيث تم قصفه بالضوء عند درجة حرارة أعلى من حد التوصيل الفائق لـ YBCO.
إذا أصبح YBCO موصلاً فائقاً، فإنه سيطرد المجالات المغناطيسية من الداخل بسبب تأثير مايسنر. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى مجال مغناطيسي أقوى عند حافة YBCO، وهو بالضبط ما وجده الفريق. يقول باسوف إنه كان لا بد من إجراء القياسات بسرعة كبيرة لالتقاط تأثير مايسنر قصير الأمد. "هذا مفهوم جميل وتنفيذ رائع".
الفيزيائي نان لين وانغ من جامعة بكين مقتنع بأن المجالات المغناطيسية تطرد عندما يضرب نبض الليزر YBCO. وقد يكون ذلك نتيجة لتضخيم تيارات فائقة التوصيل موجودة مسبقاً وصغيرة الحجم، بدلاً من الموصلية الفائقة الأنموذجية واسعة النطاق. ويقول: "قد تكون الفيزياء الأساسية معقدة للغاية".
لكن دودج يؤكد أن شيئاً آخر غير الموصلية الفائقة يمكن أن يكون هو المسؤول. ويشير إلى أنه عند شدة الضوء العالية، يمكن أن تحدث ظواهر معقدة وغير متوقعة. "أود أن أرى... بعض التدقيق الدقيق للتأكد من أنهم لا يخلطون بين بعض التأثيرات الأخرى وتأثير مايسنر". يقول دودج إن السبب الدقيق وراء التغير في المجال المغناطيسي ليس واضحاً. وفي حين أنه لا يزال متشككاً في ادعاء الموصلية الفائقة، إلا أنه يقول: "إنها تجربة جديرة بالاهتمام لأنها تثير بعض الأسئلة التي لا أعرف الإجابة عليها بالتأكيد".
----