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室温超伝導体の主張は先週急速に広まった。 私たちが知っていることはすべてここにあります。

1911 年の最初の発見以来、超伝導体 (電気を完全に伝導する物質) は長い間物理学者を惑わし、興味をそそってきました。

超伝導体は、粒子加速器、核融合装置、MRI 装置、さらにはリニアモーターカーでも使用されています。 しかし、より広範かつ一般的な用途は、法外な温度制限によって妨げられています。これまでのところ、周囲圧力および周囲温度で動作することが証明された超電導体はありません。

7月22日、韓国の科学者たちはこの問題を解決したと主張する研究を発表した。 彼らによると、LK-99と呼ばれるこの材料の電気抵抗率、つまり電流の流れに対する抵抗は、摂氏30度（華氏86度）でほぼゼロに低下するという。 彼らの主張は、材料を再現し、その特性をテストする世界的な競争を引き起こしました。 8 月 4 日の時点では、まだ誰も結果を再現できていません。

超伝導体について知っておくべきことはすべてここにあります。

すべての材料には抵抗率として知られる特性があり、材料に電流を流そうとすると、必然的に電流のエネルギーの一部が失われます。 これは、電流が流れる電子が材料内で揺れるイオンと衝突し、その流れに抵抗が生じるためです。

しかし、材料を冷却すると、その内部のイオンが振動するエネルギーが減り、衝突率が低下し、抵抗率が急激に低下します。 ほとんどの材料が抵抗率をゼロにするためには、絶対零度という到達不可能な状態に達する必要がありますが、まれな材料の中には絶対零度を超える温度で抵抗率をゼロにできるものもあります。私たちはこれらの材料を超伝導体と呼びます。

最初の超伝導体は 1911 年に発見され、オランダの物理学者ヘイケ・カメルリング・オンネスが、過冷却された水銀線 (温度が約マイナス 452 度 (マイナス 269 度) まで低下した) が電気の流れに抵抗しなくなったことに気づき、この観察により彼はノーベル賞を受賞しました。彼の観察はすぐに、鉛、ニオブ、錫などの他の元素を使用して行われました。

オンネス氏の発見にもかかわらず、なぜそれが起こったのかを説明するには数十年かかるだろう。

この説明は、1957 年にノーベル賞を受賞した「BCS 理論」という名前でついに明らかになりました。 発見者のジョン・バーディーン、レオン・クーパー、ジョン・ロバート・シュリーファーにちなんで名付けられたBCS理論は、電子が物質中を移動するときに生じる波紋から超伝導が現れると説明した。 十分に低い温度では、これらの波紋によって原子内の原子核が互いに引き寄せられ、その結果、電荷にわずかなオフセットが生じ、2 番目の電子が 1 番目の電子に引き寄せられます。 この引力の力により、奇妙なことが起こります。電子は、静電反発力によって互いに反発するのではなく、結合して「クーパー対」を形成します。

クーパー対は、孤立電子とは異なる量子力学的規則に従います。 それぞれの上に積み重ねてエネルギーシェルを形成するのではなく、それらは光の粒子のように機能し、無限の数の光が同時に空間内の同じ点を占めることができます。 材料全体にこれらのクーパー対が十分に生成されると、それらは超流動となり、エネルギーを損失することなく流れるようになります。 超流動体を一度かき混ぜると、理論的には宇宙の終わりまで渦を巻き続けることになります。

しかし、これは超伝導が物理学者たちを待ち受けていた最後の驚きとは程遠いものだった。 1986年、IBMの故アレックス・ミュラー氏とゲオルグ・ベドノルツ氏は、銅酸化物と呼ばれる材料（他の元素の間に挟まれた銅と酸素の層で構成される）がマイナス211°F（マイナス135度）もの高温で超伝導する可能性があることを発見した。

なぜこれが起こるのかはまだ完全に理解されていませんが、有力な理論はアメリカの物理学者フィリップ・アンダーソンによって提案されたもので、電子は超交換と呼ばれる量子力学的プロセスを通じて互いに位置を切り替えることを選択すると示唆しました。