مادة فائقة التوصيل تعود لتربك العلماء من جديد

شهدت واحدة من أكثر المواد غموضا في فيزياء المادة المكثفة تطورا جديدا، حيث أعادت مادة سترونشيوم روثينات (Sr2RuO4) طرح الأسئلة بدل تقديم الإجابات، رغم عقود من الدراسة المكثفة.

تعرف المواد فائقة التوصيل بقدرتها على نقل الكهرباء دون أي مقاومة، لكن هذه الظاهرة غالبا ما تحدث في ظروف شديدة البرودة، وتخضع لقوانين فيزيائية مفهومة نسبيا، غير أن هذه المادة تحديدا خرجت عن هذا الإطار منذ اكتشاف سلوكها الفائق في التسعينيات، وظلت لغزا مفتوحا حتى اليوم.

كان الاعتقاد السائد أن هذه المادة تمتلك حالة فائقة التوصيل معقدة، حيث ترتبط الإلكترونات فيها بطريقة غير تقليدية، ربما في نظام ثنائي المكونات، هذا النوع من الحالات يفترض أن يظهر استجابة واضحة عند تعريض المادة لتشوهات ميكانيكية مثل الشد أو الالتواء.

لكن في التجربة الجديدة قام الباحثون بتطبيق نوع دقيق جدا من التشوه يعرف بـ"إجهاد القص" على بلورات رقيقة للغاية من المادة، مع قياسات فائقة الحساسية عند درجات حرارة منخفضة جدا تصل إلى نحو 30 كلفن تحت الصفر المطلق.

المفاجأة كانت أن المادة بالكاد استجابت ولم يتغير ما يعرف بدرجة التحول الفائق (Tc) إلا بمقدار ضئيل للغاية يكاد لا يقاس، هذا السلوك يتعارض مع التوقعات النظرية السابقة، ويضعف فرضية أن المادة تمتلك حالة ثنائية المكونات، وبدلا من ذلك يشير إلى احتمال أن تكون الحالة أبسط مما كان يعتقد، أو على العكس تماما أكثر غرابة وتعقيدا بطريقة لم تفهم بعد.

الأمر الأكثر إرباكا أن تجارب سابقة باستخدام الموجات فوق الصوتية أظهرت استجابة قوية لنفس النوع من التشوه، ما يخلق تناقضا واضحا بين النتائج الجديدة والقديمة، تفسير هذا التناقض أصبح الآن أحد أهم الأسئلة المفتوحة في هذا المجال.

هذا الاكتشاف لا يحل اللغز لكنه يضيق نطاق الاحتمالات ويجبر العلماء على إعادة النظر في النماذج النظرية الحالية، وفي الوقت نفسه يعمق الغموض حول واحدة من أكثر الظواهر إثارة في الفيزياء الحديثة.