カリフォルニア州ロサンゼルス— 物理学者のチームは、隕石には自然に発生する超伝導体、抵抗なしで電気を伝導する物質が含まれることがあることを発見しました。米国物理学会の 3 月の年次総会で本日ここに報告された結果は、太陽系に関する科学者の理解に革命をもたらすものではありませんが、室温で超伝導体である材料を発見する可能性を高める可能性があります。磁気浮上列車などの技術的ブレークスルーまで。
「彼らは何かを発見し、それを分離したようです」と、メリーランド大学カレッジパーク校の凝縮物質物理学者である Johnpierre Paglione は言います。
従来の超伝導体は、ニオブ、鉛、水銀などの単純な金属で構成されており、絶対零度に近い特徴的な「臨界温度」 (水銀の場合は 4.2 K) まで冷却すると超伝導になります。 1986 年、物理学者は 134 K (-139°C) もの高温で超伝導する銅含有化合物のファミリーを発見しました。これは高温超伝導として知られる現象であり、その起源は科学における最大の謎の 1 つです。最近では、研究者は高温の鉄ベースの超伝導体のファミリーを発見しており、他にも無数のエキゾチックな超伝導体があります.
多くの科学者が原子スケールから特定の特性を設計することによって新しい超伝導体を合成しようと努力していますが、カリフォルニア大学サンディエゴ校 (UCSD) の凝縮物質物理学者である Ivan Schuller が率いるチームは、隕石から始めて既存の材料をスクリーニングすることを決定しました。 . 「神が提供したこれらすべての資料があります」とシュラーは言います。 「なぜそれらを見てみませんか?」隕石は、地球上のどの実験室の能力をも超えた極端な温度と圧力の下で形成されます。したがって、それらはエキゾチックな新しい化合物を検索するための肥沃な場所である、と Schuller は言います。
超伝導の最も確実な兆候は、温度が臨界しきい値を下回ると、電気抵抗が突然ゼロになることです。しかし、超伝導体には独特の磁気特性もあります。強すぎなければ、適用された磁場を反発することができます。これは、材料内を自由に流れる電流が渦巻いて、適用された磁場を打ち消す磁場を生成するためです。この現象はマイスナー効果として知られており、物理学者はそれを探して新しい超伝導体を見つけようとしています。特に、超伝導体のビットが点在しているだけで、抵抗がゼロにならない不均一なサンプルでは特にそうです。
しかし、その技術は微量の超伝導体を探すほど感度が高くないと、シュラーは言う。そこで、彼のチームは信号を効果的に増幅するためにひねりを加えました。超伝導体は、その臨界温度より上でも下でもマイクロ波を吸収できますが、遷移の瞬間に吸収が変化します。
超伝導を探すために、シュラーのチームは、マイクロ波放射でポンピングされた空洞内に小さなサンプルを置きました。科学者たちは、強力な一定磁場と小さな振動磁場の両方を適用しました。彼らが超伝導体をその臨界温度まで冷却すると、吸収が劇的に変化すると、会議で結果を発表した UCSD の大学院生 James Wampler は説明します。振動磁場が材料を超伝導に出し入れするため、信号が大幅に増強されると彼は説明します。この技術は、従来の磁気測定よりも約 1000 倍感度が高いと Wampler 氏は言います。
研究者たちは、何千もの材料サンプルで彼らの技術を検証した、と Schuller は言う。そして今、彼らは 16 種類の隕石の表面からこすり取られた小さなサンプルにそれを適用した、と Wampler は会議で述べた。彼らは、これらの隕石のうちの 2 つからのサンプルで超伝導の証拠を発見しました:1911 年にオーストラリアの奥地で発見された 9980 キログラムの鉄の塊である Mundrabilla 隕石と、1995 年に南極大陸で発見された炭素質隕石である Graves Nunataks です。
正の磁気信号が検出されると、研究者は各粉末サンプルに含まれるさまざまな種類の粒子を視覚的に調べ、X 線分光法を使用して粒子内の超伝導材料を特定しました。グレーブ・ヌナタク隕石の超伝導体は、インジウムとスズの合金である、と Wampler は言う。ムンドラビラ隕石にあるものは、インジウム、スズ、そしておそらく鉛の合金のようです。どちらも 5 K 付近の臨界温度を持つ有名な超伝導体です。
超伝導体は珍しいものではありませんが、結果は超伝導が宇宙のどこにでもあることを示しており、Wampler 氏は「これが隕石に含まれているとすれば、どこにでもある」と述べています。彼は、天体物理学への影響について推測することを拒否しましたが、「宇宙には 5 K よりも寒い場所がたくさんある」と述べています。ワンプラーは、隕石は実験室の条件を超える圧力と温度で生成されるため、最終的な希望は、人類には知られていない超伝導化合物が含まれている可能性があることです.
Paglione は、この分野で新しい材料を見つける必要があることに同意します。 「新しい素材を探している人々のコミュニティがありますが、それがボトルネックになっています」と彼は言います。
*訂正、3 月 7 日午前 11 時 51 分: ストーリーが更新され、Ivan Schuller と のサンプルの種類が明確になりました。 Johnpierre Paglione は勉強しました.
