Göktaşlarında Bulunan Süper İletken Malzemeler
Bir fizikçi ekibin bulgularına göre göktaşları bazen doğal olarak oluşan ve herhangi bir direniş olmaksızın elektrik ileten süper-iletkenler içerirler. Amerikan Fizik Derneği’nin Mart ayındaki toplantısında bildirilen sonuç, bilim adamlarının güneş sistemi hakkındaki anlayışında devrim yaratmasa da oda sıcaklığında süper iletken bulma umudu yaratabilir ve manyetikle ilerleyen trenler gibi teknolojik buluşlara öncülük edebilir.
College Park’taki Maryland Üniversitesi’nde yoğun fizik çalışmaları yapan Johnpierre Paglione doğal olarak bulunan karasal mineralleri tarayan ekibi için “onlar bir şey buldular ve onu izole ettiler gibi geliyor” dedi.
Konvansiyonel süper-iletkenler mutlak sıfıra yakın karakteristik “kritik sıcaklık” altına soğutulduğunda süper-iletken hale gelen niyobyum, kurşun veya cıva gibi basit metallerden oluşur – cıva durumunda 4,2 K. 1986’da fizikçiler 134 K (–139 ° C) kadar yüksek sıcaklıklarda süper-iletken olan bir bakır ailesi buldular. Bu durum bilimdeki en büyük gizemlerden biri olan yüksek sıcaklık süper-iletkenliği olarak bilinen bir olaydı. Yakın zamanlarda ise, araştırmacılar yüksek sıcaklıkta demir temelli süper-iletkenler ailesini buldular ve sayısız diğer egzotik süper-iletkenler de var.
Birçok bilim adamı atomik ölçekte belirli özellikleri tasarlayarak yeni süper-iletkenleri sentezlemeye uğraşsa da Kaliforniya Üniversitesi San Diego’da (UCSD) madde fizik çalışmalarına yoğunlaşmış fizikçi Ivan Schuller’in liderliğindeki bir ekip göktaşlarından başlayarak mevcut materyalleri taramaya karar verdi. Schuller, “Tanrı’nın sağladığı tüm bu malzemeler var. Neden onlara bakmıyorsun? Göktaşları, Dünya’daki herhangi bir laboratuvarın yeteneklerinin ötesinde aşırı sıcaklıklar ve basınçlar altında oluşurlar. Bu nedenle, egzotik yeni bileşikler aramak için verimli yerlerdir.“ diyor.
Süper-iletkenliğin en kesin işareti, sıcaklık kritik bir eşiğin altına düştüğünde elektrik direncinde ani bir düşüştür. Ancak bir süper-iletkenin kendine has manyetik özellikleri de vardır ve eğer manyetik alan çok güçlü değilse uygulanabilir. Çünkü malzemenin içinde dönen serbest akışlı akımlar uygulanmış olanı iptal eden bir alan oluştururlar. Bu olay, Meissner etkisi olarak bilinir ve fizikçiler de özellikle süper-iletken kısımlarında küçük noktalarla işaretlenmiş ve asla sıfırlanmayan dirençli heterojen numunelerini arayarak yeni süper-iletkenler bulmaya çalışırlar.
Ancak Schuller, bu tekniğin çok az miktarda süper-iletken aramak için yeterince duyarlı olmadığını söylüyor. Böylece, ekibi sinyalin etkin bir şekilde yükseltilmesi için üzerine bir bükülme getirildi. Kritik sıcaklığın üstünde ve altında süper-iletken mikro dalgaları emebilir, ancak geçişte tam olarak emilim değişir.
Süper-iletkenliği aramak için Schuller’in ekibi mikrodalga radyasyonuyla pompalanan bir çukurun içine küçük bir örnek yerleştirdi. Bilim adamları güçlü sabit bir manyetik alan ve küçük salınan manyetik alan uyguladılar. Toplantıda sonuçları sunan UCSD’den mezun James Wampler, kritik sıcaklıklarına göre süper-iletkenleri soğuttuklarında emilimin çarpıcı bir şekilde değiştiğini belirtiyor. Sinyal büyük ölçüde geliştirildi ve salınan manyetik alan süper-iletkenlik içinde ve dışında sürdü. Wampler, tekniğin klasik manyetik ölçümlerden yaklaşık 1000 kat daha hassas olduğunu söylüyor.
Schuller, araştırmacıların tekniklerini binlerce örnek malzeme üzerinde doğruladı. Wampler toplantıda yaptığı açıklamada, şimdi 16 farklı göktaşı yüzeyinden kazınmış küçük numunelere başvurduğunu belirtti. Bu göktaşlarından iki örnekte süper iletkenlik kanıtı buldular: 1911’de Avustralya Outback’te bulunan 9980 kilogramlık bir demir yığını olan Mundrabilla göktaşı ve 1995’te Antarktika’da bulunan bir karbonlu göktaşı Graves Nunatak.
Araştırmacılar pozitif manyetik sinyal bulduklarında, her bir toz örneğindeki farklı türdeki görselleri incelediler ve süper-iletken olan tanelerin içindeki malzemeleri tanımlamak için x-ışını spektroskopisini kullandılar. Wampler, Grave Nunataks göktaşının süper-iletkeninin bir indiyum ve kalay alaşımı olduğunu söylüyor. Mundrabilla göktaşı ise bir indiyum, kalay ve muhtemelen kurşundan oluşan alaşım gibi görünüyor. Her ikisi de 5 K civarında kritik sıcaklıklara sahip olan iyi bilinen süper-iletkenlerdir.
Süper-iletkenler egzotik olmasa da, sonuçlar süper-iletkenliğin evrendeki her yerde olduğunu gösteriyor. Wampler “Eğer bu göktaşlarında ise, her yerdedir” diyor. Wampler astrofiziğin etkileri üzerine spekülasyon yapmayı reddediyor, ancak “evrende 5 K’den daha soğuk yerler var” diye not ediyor. Göktaşları laboratuvar koşullarını aşan basınçlarda ve sıcaklıklarda üretiliyor, bu yüzden Wampler en büyük umudunun göktaşların insanlar tarafından bilinmeyen süper-iletken bileşikler içermesi olduğunu vurguluyor.
Paglione, alanın yeni materyaller bulması gerektiğini kabul ediyor. “Yeni materyaller arayan bir topluluk var. Ama bu bir dar bir geçit.” diyor.
Kaynak : sciencemag.org
