Dansk | English
Sitemap
youtube_off.png
linkedin_off.png
Facebook

Dansk forsker skal løse gåden om superledere

En varm mobiltelefon mod øret eller en overophedet bærbar computer på skødet er noget, de fleste kender til. Alle elektriske apparater bliver nemlig varme, når de bruges, fordi noget af den elektriske energi møder modstand i kredsløbet og går tabt som spildvarme.


For 100 år siden fandt man ud af, at visse metaller kan køles så langt ned, at al modstand forsvinder – de bliver superledende.

De skal dog med flydende helium fryses ned til mere end -250 grader, og det er besværligt og dyrt. Men i 1986 opdagede man nogle nye keramiske materialer, som bliver superledende ved ”kun” omkring -120 grader. De tog dog fusen på fysikerne, for det burde de ikke kunne.


»De er meget dårligere til at lede en strøm ved stuetemperatur end normale metaller, men når de bliver superledende, er de pludselig meget bedre. Den teori, vi har for metallerne, kan ikke bruges om de nye keramiske materialer, så vi må finde noget helt nyt,« siger lektor, ph.d. Brian Møller Andersen fra Københavns Universitet, der netop har modtaget et Lundbeckfond Fellowship på 10 mio. kr. til et projekt, som skal aflure de nye materialer deres hemmelighed.


Computere skal simulere atomernes verden
Hans gruppe er den eneste teoretiske i Danmark, der arbejder med superledere.

»Jeg føler mig næsten som en detektiv. Der foregår noget mystisk, og vi ved ikke hvad. Vi kender alle naturlovene for atomerne ligesom i et skakspil, hvor man kender alle reglerne for de enkelte brikker. Men vi har ikke overblik over hele spillet,« forklarer han.


Brian Møller Andersen vil ved hjælp af computermodeller og teoretiske beregninger forsøge at efterligne de keramiske materialers overgang fra at være almindeligt ledende til superledende og derved regne sig frem til, hvordan det kan lade sig gøre.


»Det er simpelthen virkelig svært det her. Vi ved, hvad det enkelte atom og den enkelte elektron gør, men når der er mange af dem, bliver det enormt komplekst,« siger Brian Møller Andersen som forklaring på, at gåden, der er et af fysikkens allerstørste, endnu ikke er løst.


Seks nobelpriser er siden 1911 givet til opdagelser om superledere.

»De fleste fysikere har på et eller andet tidspunkt arbejdet med superledere. Og jeg må sige at, på det her område kan den lille mand også være med. Det er ikke som ved CERN, hvor mange tusinde forskere typisk er involveret i hvert projekt. Her har jeg en mulighed for at kunne bidrage med noget stort til et dynamisk forskningsfelt,« siger Brian Møller Andersen om sin motivation.
 

Superledere kan, udover at spare samfundet for milliarder på elregningen, bruges i hospitalsscannere, til magnetiske tog, turbiner i vindmøller og elektriske motorer – udover selvfølgelig at holde mobiltelefonen og computeren kolde.




FAKTA: De nye super superledere


Elektrisk strøm er faktisk blot en flok rejsende elektroner. De suser gennem ledende materialer som for eksempel kobber og leverer energi til elpærer og fjernsyn, men på vejen går omkring 30 procent tabt, fordi elektronerne alle er negativt ladet og derfor frastøder hinanden. Nogle af dem bliver skubbet mod de positivt ladede atomkerner og går tabt.


I superledere binder elektronerne sig sammen i stærke par og undgår derfor at blive skubbet væk. I stedet rejser de uhindret gennem materialet. Superledning er en tilstand, som materialet skifter til, ligesom vand ved nul grader fryser til is. Indtil 1985 kendte man kun til metalliske materialer, der skal fryses ned til tæt på det absolutte nulpunkt (-273 grader) for at blive superledende, men pludselig fandt man keramiske materialer, som fik elektronerne til at danne par ved omkring -120 grader. Opdagelsen blev gentaget i 2008, da japanske forskere fandt magnetiske materialer baseret på jern, der også bliver superledende ved høje temperaturer.


Den teoretiske forklaring på, at metaller bliver superledende, lå klar i 1957, men ingen har endnu et svar på de nye materialers forvandling. Det unikke i Brian Møller Andersens projekt er, at han vil inkludere forskellige parametre, som vekselvirkninger mellem elektronerne og magnetiske fluktuationer i sine teoretiske beregninger udover at kunne overskue de store systemer, som materialerne med milliarder af atomer er en del af. Magnetiske fluktuationer er en slags rastløshed i atomernes verden. Alle elektroner er udstyret med en lille magnetisk "nål", som gør, at de roder rundt mellem hinanden som en flok urolige børn. Men i de nye superledende materialer organiserer de magnetiske nåle sig sådan, at de urolige børn på en måde begynder at danse i takt. Derfor spekulerer Brian Møller Andersen på, om nøglen til superledningen måske ligger gemt her.

 

For yderligere information:

Lektor Brian Møller Andersen, Tlf.: 35 32 04 19/mobil: 50 46 86 51; E-mail: bma@fys.ku.dk
www.cmt.nbi.ku.dk, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet