p Atualmente, não existe um método de cálculo preciso para descrever materiais supercondutores. A TU Wien agora deu um grande avanço para atingir esse objetivo e, ao mesmo tempo, promoveu uma compreensão de por que os materiais convencionais só se tornam supercondutores em torno de -200 ° C p Por que sempre tem que estar tão frio? Agora sabemos de toda uma gama de materiais que - sob certas condições - conduzem corrente elétrica inteiramente sem resistência. Chamamos esse fenômeno de supercondução. Todos esses materiais, no entanto, apresentam um problema comum:eles só se tornam supercondutores em temperaturas extremamente baixas. A busca por métodos computacionais teóricos para representar e compreender esse fato vem ocorrendo há muitos anos. Por enquanto, ninguém conseguiu encontrar a solução totalmente. Contudo, A TU Wien desenvolveu agora um novo método que permite uma compreensão significativamente melhor da supercondução.

p Muitas partículas, computação complexa

p "Na realidade, é surpreendente que a supercondução ocorre apenas em temperaturas extremamente baixas, "diz o professor Karsten Held do Instituto de Física do Estado Sólido da TU Wien." Quando você considera a energia liberada pelos elétrons envolvidos na supercondução, você esperaria que a supercondução também fosse possível em temperaturas muito mais altas. "

p Em resposta a este enigma, ele e sua equipe começaram a procurar um método melhor para representar teoricamente a supercondução. O Dr. Motoharu Kitatani é o autor principal de uma nova publicação que traz melhorias significativas e permite uma compreensão mais aprofundada da supercondutividade em alta temperatura.

p Não é possível entender a supercondução imaginando os elétrons no material como pequenas esferas seguindo uma trajetória distinta, como bolas em uma mesa de sinuca. A única maneira de explicar a supercondução é aplicando as leis da física quântica. “O problema é que muitas partículas estão envolvidas no fenômeno da supercondução, Tudo ao mesmo tempo, "explica Held." Isso torna os cálculos extremamente complexos. "

p Os elétrons individuais no material não podem ser considerados como objetos independentes uns dos outros; eles precisam ser tratados juntos. No entanto, esta tarefa é tão complexa que não seria possível resolvê-la com precisão, mesmo usando os maiores computadores do mundo. "Contudo, existem vários métodos de aproximação que podem nos ajudar a representar as complexas correlações quânticas entre os elétrons, "de acordo com Held. Uma delas é a" teoria do campo médio dinâmico ", que é ideal para situações em que o cálculo das correlações quânticas entre os elétrons é particularmente difícil.

p Representação aprimorada de interações

p O grupo de pesquisa da TU Wien está apresentando agora uma adição à teoria existente que se baseia em um novo cálculo de 'diagrama de Feynman'. Os diagramas de Feynman - idealizados pelo ganhador do prêmio Nobel Richard Feynman - são uma forma de representar as interações entre as partículas. Todas as interações possíveis - como quando as partículas colidem, mas também a emissão ou absorção de partículas - são representadas em diagramas e podem ser usadas para fazer cálculos muito precisos.

p Feynman desenvolveu este método para uso no estudo de partículas individuais no vácuo, no entanto, também pode ser usado para representar interações complexas entre partículas em objetos sólidos. O problema na física de estado sólido é que você precisa permitir um grande número de diagramas de Feynman, porque a interação entre os elétrons é muito intensa. "Em um método desenvolvido pelo Professor Toschi e por mim, não usamos mais os diagramas de Feynman apenas para representar as interações, mas também usa um complexo, vértice dependente do tempo como um componente, "explica Held." Este vértice consiste em um número infinito de diagramas de Feynman, mas usando um truque inteligente, ele ainda pode ser usado para cálculos em um supercomputador. "

p Trabalho minucioso de detetive

p Isso criou uma forma estendida da teoria do campo médio dinâmico que permite uma boa aproximação da complexa interação quântica das partículas a serem calculadas. "O que é empolgante em termos de física é que podemos mostrar que na verdade é a dependência do vértice do tempo que significa que a supercondução só é possível em baixas temperaturas." Depois de muito trabalho de detetive meticuloso, Motoharu Kitatani e o professor Held conseguiram até identificar o diagrama ortodoxo de Feynman que mostra por que os materiais convencionais só se tornam supercondutores a -200 ° C e não à temperatura ambiente.

p Em conjunto com os experimentos que estão sendo realizados no Instituto de Física do Estado Sólido em um grupo de trabalho liderado pelo Professor Barisic, o novo método deve dar uma contribuição significativa para o melhor entendimento da supercondução e, assim, permitir o desenvolvimento de materiais supercondutores ainda melhores. Identificar um material que também é supercondutor à temperatura ambiente seria um grande avanço, e possibilitaria toda uma série de inovações tecnológicas revolucionárias.