В рамках новой разработки, которая может помочь переосмыслить будущее технологий, команда физиков обнаружила фундаментальное понимание верхнего предела температуры сверхпроводимости.

Это открытие, принятое к публикации в Journal of Physics: Condensed Matter, предполагает, что сверхпроводимость при комнатной температуре, долгое время считавшаяся "святым граалем" физики конденсированных сред, действительно может быть возможна в рамках законов нашей Вселенной.

Сверхпроводники, материалы, способные проводить электричество без сопротивления, обладают потенциалом революционизировать передачу энергии, медицинскую визуализацию и квантовые вычисления. Однако до сих пор они функционировали только при экстремально низких температурах, что делало их непрактичными для широкого использования. Гонка за поиском сверхпроводника, работающего в условиях окружающей среды, была одним из самых напряженных и труднодостижимых направлений в современной науке.

В своей последней работе профессор Лондонского университета Королевы Марии Костя Траченко и его коллеги показали, что верхний предел температуры сверхпроводимости TC неразрывно связан с фундаментальными константами природы - массой электрона, зарядом электрона и постоянной Планка. Подобные константы управляют всем - от стабильности атомов до образования звезд и синтеза углерода и других элементов, необходимых для жизни. Открытие команды показывает, что верхний предел колеблется от сотен до тысячи Кельвинов - диапазон, который с комфортом включает комнатную температуру.

"Это открытие говорит нам о том, что сверхпроводимость при комнатной температуре не исключается фундаментальными константами", - сказал профессор Пикард из Кембриджского университета, соавтор этого исследования. "Это дает надежду ученым: мечта все еще жива".

Результаты уже были независимо подтверждены в отдельном исследовании, что придает вес выводам команды. Но последствия идут еще дальше. Исследуя, как различные значения этих фундаментальных констант могут изменять пределы сверхпроводимости, исследователи открыли захватывающее окно в природу нашей Вселенной.

Представьте себе мир, где фундаментальные константы различны, и установите верхний предел для TC на уровне всего лишь миллионной доли Кельвина. В такой Вселенной сверхпроводимость была бы необнаружима, и мы бы никогда ее не обнаружили. И наоборот, во Вселенной, где предел составляет миллион Кельвинов, сверхпроводники были бы обычным явлением - даже в вашем электрическом чайнике. "Провод был бы сверхпроводящим, вместо того чтобы нагреваться", - объясняет профессор Траченко. "Вскипятить воду для чая было бы совсем другой задачей".

Таким образом, представляется, что сама причина, по которой сообщество занято поиском сверхпроводника комнатной температуры, заключается в том, что наши фундаментальные константы устанавливают верхний предел TC в диапазоне 100-1000 К (диапазон планетарных условий), где находится наша "комнатная" температура.

Это исследование не только расширяет наше понимание сверхпроводимости, но и подчеркивает хрупкий баланс констант, которые делают нашу Вселенную - и жизнь в ней - возможной. Для ученых и инженеров эта работа также дает новое чувство направления. "Тот факт, что сверхпроводимость при комнатной температуре теоретически возможна, учитывая постоянные нашей Вселенной, обнадеживает", - добавляют профессора Траченко и Пикард. "Это призыв продолжать исследовать, экспериментировать и раздвигать границы возможного".