كيف تعمل الموصلات الفائقة بهذه الفعالية

الموصلات الفائقة Superconductors هي معادن- مثل الرصاص- أو أكاسيد توصل الكهرباء من دون مقاومة. فهناك شرط واحد فقط لإظهار قوتها الخارقة، وهو أنها يجب أن تظل عند درجة حرارة شديدة البرودة تبلغ °265-س، أو نحوها.
ألق نظرة في داخل قطعة من الرصاص وسترى صفاً تلو صفٍ من الأيونات المكدسة بدقة، والمغطاة بسرب من الإلكترونات. فهذه الإلكترونات السائبة هي التي توصل الكهرباء- فإذا حركتها ستحصل على تيار كهربائي. ففي درجة حرارة الغرفة، تهتز أيونات الرصاص بشكل محموم. ومن منظور الإلكترون، يبدو الأمر أشبه بمحاولة التحرك عبر حلبة رقص مزدحمة دون سكب مشروبك. وتؤدي التصادمات المستمرة بين الإلكترونات والأيونات إلى تحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة- وهو ما يعرف بالمقاومة.
ولكنك إذا قللت درجة الحرارة ببضع مئات الدرجات، ستهدأ اهتزازات الأيونات، مما يشكّل شبكة مستقرة. والآن مع تدفق الإلكترونات، سيظهر تأثير جديد: ستجبرها التشوهات في الشبكة على تكوين أزواج.
تؤدي هذه الاتحادات غير المتوقعة إلى خاصية غريبة في فيزياء الكمّ: تتحد أزواج الإلكترونات في جميع أجزاء المادة مكونة سحابة متزامنة تماماً، والتي تتحرك فيما يُشبه سرب الأسماك. ويعني هذا أن سرب الإلكترونات يمكنه التحرك عبر الشبكة من دون اصطدامات، مما يؤدي إلى انعدام المقاومة تماماً.
بفضل هذه الخاصية المذهلة، يمكن إمرار تيار هائل عبر موصل فائق دون أن ترتفع درجة حرارته. ويعني هذا أنها تشكِّل مغناطيسات كهربائية قوية لدرجة مذهلة، والتي تُستخدم حالياً في ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي، والحواسيب العملاقة، ومسرعات الجسيمات مثل مصادم الهادرونات الكبير والقطارات الطائرة- المرفوعة مغناطيسياً Maglev trains.