筑波大學(xué)的研究人員提供了一種新的解釋，說明在磁場(chǎng)消失后超導(dǎo)體如何在不損失能量的情況下恢復(fù)到先前狀態(tài)。這項(xiàng)工作可能會(huì)導(dǎo)致新的超導(dǎo)理論和更環(huán)保的配電系統(tǒng)。

超導(dǎo)體是一類具有驚人性能的材料，它能夠以零電阻導(dǎo)電。實(shí)際上，電流可以無限期地繞過超導(dǎo)線環(huán)。問題是這些材料必須保持非常冷，即使如此，強(qiáng)磁場(chǎng)也會(huì)導(dǎo)致超導(dǎo)體恢復(fù)正常狀態(tài)。

曾經(jīng)假定由磁場(chǎng)引起的超導(dǎo)到法向轉(zhuǎn)變不容易逆轉(zhuǎn)，因?yàn)槟芰繉⑼ㄟ^焦耳加熱的常規(guī)過程消散。通過這種機(jī)制，普通電線中的電阻將電能轉(zhuǎn)化為熱量，這使我們能夠使用電爐灶或空間加熱器。

筑波大學(xué)計(jì)算科學(xué)中心量子凝聚態(tài)物理系教授小泉博康解釋說：“焦耳熱通常被認(rèn)為是消極的，因?yàn)樗速M(fèi)能量，甚至?xí)?dǎo)致過載的導(dǎo)線熔化。” “但是，很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，從實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)知道，如果消除磁場(chǎng)，載流超導(dǎo)體實(shí)際上可以恢復(fù)到以前的狀態(tài)而不會(huì)損失能量，”

現(xiàn)在，小泉教授對(duì)此現(xiàn)象提出了新的解釋。在超導(dǎo)狀態(tài)下，選舉配對(duì)并同步運(yùn)動(dòng)，但是這種同步運(yùn)動(dòng)的真正原因是存在所謂的“貝里連接”，其特征是拓?fù)淞孔訑?shù)。它是一個(gè)整數(shù)，如果不為零，則電流流動(dòng)。因此，通過將該數(shù)字更改為零而無需焦耳加熱，可以突然關(guān)閉該超電流。

現(xiàn)代電磁理論的創(chuàng)始人詹姆斯·克萊克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)曾經(jīng)提出過類似的分子渦旋模型，該模型想象空間中的電流以微小的圓圈旋轉(zhuǎn)。由于一切都以相同的方式旋轉(zhuǎn)，這使麥克斯韋想起了“空轉(zhuǎn)輪”，這是機(jī)器上用于此目的的齒輪。

小泉教授說：“令人驚訝的是，電磁的早期模型，例如麥克斯韋的惰輪，可以幫助我們解決今天出現(xiàn)的問題。” “這項(xiàng)研究可能有助于開創(chuàng)未來，以理想的效率將能源從發(fā)電廠輸送到家庭。”