Um cientista da Divisão de Física da Matéria Condensada Quântica da Universidade de Tsukuba formulou uma nova teoria da supercondutividade. Com base no cálculo da 'conexão Berry', este modelo ajuda a explicar novos resultados experimentais melhor do que a teoria atual. A obra pode permitir que futuras redes elétricas enviem energia sem perdas.

Supercondutores são materiais fascinantes que podem parecer normais em condições ambientais, mas quando resfriado a temperaturas muito baixas, permitir que a corrente elétrica flua com resistência zero. Existem várias aplicações óbvias de supercondutividade, como transmissão de energia sem perdas, mas a física subjacente a este processo ainda não é claramente compreendida. A forma estabelecida de pensar sobre a transição do normal para o supercondutor é chamada de teoria de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS). Neste modelo, contanto que as excitações térmicas sejam mantidas pequenas o suficiente, as partículas podem formar "pares de Cooper" que viajam juntas e resistem à dispersão. Contudo, o modelo BCS não explica adequadamente todos os tipos de supercondutores, o que limita nossa capacidade de criar materiais supercondutores mais robustos que funcionam em temperatura ambiente.

Agora, um cientista da Universidade de Tsukuba apresentou um novo modelo de supercondutividade que revela melhor os princípios físicos. Em vez de se concentrar no emparelhamento de partículas carregadas, esta nova teoria usa a ferramenta matemática chamada 'conexão Berry'. Este valor calcula a torção do espaço por onde os elétrons viajam. "Na teoria BCS padrão, a origem da supercondutividade é o emparelhamento de elétrons. Nesta teoria, a supercorrente é identificada como o fluxo sem dissipação dos elétrons emparelhados, enquanto um único elétron ainda experimenta resistência, "O autor, Professor Hiroyasu Koizumi, diz.

Como uma ilustração, As junções Josephson são formadas quando duas camadas supercondutoras são separadas por uma barreira fina feita de metal normal ou um isolante. Embora amplamente utilizado em detectores de campo magnético de alta precisão e computadores quânticos, As junções Josephson também não se encaixam perfeitamente na teoria interna do BCS. "Na nova teoria, o papel do par de elétrons é estabilizar a conexão de Berry, em oposição a ser a causa da supercondutividade por si só, e a supercorrente é o fluxo de elétrons simples e pareados gerados devido à torção do espaço onde os elétrons viajam causada pela conexão de Berry, "Professor Koizumi diz. Assim, esta pesquisa pode levar a avanços na computação quântica, bem como na conservação de energia.