Физики из Великобритании приблизились к разгадке одного из главных вызовов современной науки — созданию сверхпроводников, работающих при комнатной температуре. Новое исследование раскрывает связь верхнего предела сверхпроводимости с фундаментальными константами природы, такими как масса электрона, его заряд и постоянная Планка. Это открытие не только подтверждает теоретическую возможность «святого Грааля» материаловедения, но и предлагает свежий взгляд на устройство Вселенной.
Сверхпроводники, способные передавать электричество без потерь, сегодня функционируют лишь при экстремально низких температурах, что ограничивает их применение в энергетике, медицине и квантовых технологиях. Работа команды под руководством профессора Кости Траченко (Kostya Trachenko) из Лондонского университета Королевы Марии показывает: максимальная критическая температура (Tс), при которой материал переходит в сверхпроводящее состояние, определяется универсальными константами. Эти величины, управляющие взаимодействиями на уровне элементарных частиц, оказались ключом к диапазону Tс от сотен до тысячи кельвинов — то есть вплоть до условий, привычных для человеческого быта.
«Наше открытие доказывает, что фундаментальные законы физики не запрещают существование сверхпроводников при комнатной температуре, — заявил соавтор исследования, профессор Кембриджского университета Крис Пикард. — Это даёт учёным чёткий ориентир: мечта достижима».
Выводы уже получили независимое подтверждение в параллельных работах, усилив доверие к результатам.
Авторы также смоделировали, как изменение констант повлияло бы на сверхпроводимость в гипотетических мирах. Если бы, например, верхний предел Tс составлял миллионные доли кельвина, то это явление осталось бы незамеченным. Напротив, во Вселенной с пределом в миллион кельвинов сверхпроводники встречались бы повсеместно.
«Проводник в чайнике не нагревался бы, а проводил ток без сопротивления, — поясняет Траченко. — Вскипятить воду для чая стало бы нетривиальной задачей».
Именно значения констант в нашей реальности, как выяснилось, задают Tс в интервале 100–1000 К — диапазоне, характерном для планетарных условий. Это объясняет, почему человечество, существующее в «комнатной» части шкалы, упорно ищет материалы, способные работать при таких температурах. Открытие не только углубляет понимание сверхпроводимости, но и подчёркивает хрупкий баланс законов физики, сделавший возможной жизнь во Вселенной.
Для инженеров и учёных работа стала картой, указывающей направление поиска. «Теоретическая допустимость комнатной сверхпроводимости в рамках наших констант — это сигнал продолжать эксперименты», — резюмируют авторы. Следующий шаг — поиск конкретных материалов, соответствующих выведенным критериям, что может привести к технологическому прорыву в создании энергосетей будущего, МРТ-сканеров нового поколения и устойчивых квантовых компьютеров.