Een wetenschapper van de afdeling kwantumfysica van de gecondenseerde materie aan de universiteit van Tsukuba heeft een nieuwe theorie over supergeleiding geformuleerd. Op basis van de berekening van de 'Berry-verbinding', dit model helpt nieuwe experimentele resultaten beter te verklaren dan de huidige theorie. Door de werkzaamheden kunnen toekomstige elektriciteitsnetwerken energie zonder verliezen verzenden.

Supergeleiders zijn fascinerende materialen die bij omgevingscondities misschien onopvallend lijken, maar wanneer afgekoeld tot zeer lage temperaturen, laat elektrische stroom vloeien zonder weerstand. Er zijn verschillende voor de hand liggende toepassingen van supergeleiding, zoals verliesloze energietransmissie, maar de fysica die aan dit proces ten grondslag ligt, is nog steeds niet helemaal duidelijk. De gevestigde manier van denken over de overgang van normaal naar supergeleidend wordt de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) theorie genoemd. Bij dit model is zolang thermische excitaties klein genoeg worden gehouden, deeltjes kunnen "Cooper-paren" vormen die samen reizen en weerstand bieden tegen verstrooiing. Echter, het BCS-model verklaart niet alle soorten supergeleiders adequaat, wat ons vermogen beperkt om robuustere supergeleidende materialen te maken die bij kamertemperatuur werken.

Nutsvoorzieningen, een wetenschapper van de Universiteit van Tsukuba heeft een nieuw model voor supergeleiding bedacht dat de natuurkundige principes beter onthult. In plaats van te focussen op het koppelen van geladen deeltjes, deze nieuwe theorie maakt gebruik van de wiskundige tool genaamd de 'Berry-verbinding'. Deze waarde berekent een verdraaiing van de ruimte waar elektronen reizen. "In de standaard BCS-theorie, de oorsprong van supergeleiding is elektronenparen. In deze theorie de superstroom wordt geïdentificeerd als de dissipatieloze stroom van de gepaarde elektronen, terwijl enkele elektronen nog steeds weerstand ondervinden, "Schrijver professor Hiroyasu Koizumi zegt.

Als een illustratie, Josephson-overgangen worden gevormd wanneer twee supergeleiderlagen worden gescheiden door een dunne barrière van normaal metaal of een isolator. Hoewel veel gebruikt in zeer nauwkeurige magnetische velddetectoren en kwantumcomputers, Josephson-knooppunten passen ook niet netjes binnen de BCS-theorie. "In de nieuwe theorie de rol van de elektronenparing is om de Berry-verbinding te stabiliseren, in tegenstelling tot de oorzaak van supergeleiding op zichzelf, en de superstroom is de stroom van enkele en gepaarde elektronen die wordt gegenereerd door de verdraaiing van de ruimte waar elektronen zich verplaatsen, veroorzaakt door de Berry-verbinding, " zegt professor Koizumi. Dus, dit onderzoek kan leiden tot vooruitgang in quantum computing en energiebesparing.