Il fisico russo Viktor Lakhno del Keldysh Institute of Applied Mathematics, RAS considera i bipolaroni simmetrici come base della superconduttività ad alta temperatura. La teoria spiega recenti esperimenti in cui è stata raggiunta una superconduttività nell'idruro di lantanio LaH 10 ad altissima pressione quasi a temperatura ambiente. I risultati dello studio sono pubblicati in Physica C:Superconduttività e sue applicazioni .
La superconduttività implica una totale assenza di resistenza elettrica nel materiale quando viene raffreddato al di sotto di una temperatura critica. Heike Kamerlingh Onnes è stata la prima ad osservare che quando la temperatura del mercurio scende a -270°C, la sua resistenza diminuisce di un fattore 10, 000. Rivelare come raggiungere questo obiettivo a temperature più elevate avrebbe applicazioni tecnologiche rivoluzionarie.
La prima spiegazione teorica della superconduttività a livello microscopico fu data nel 1957 da Bardeed, Cooper e Schrieffer nella loro teoria BCS. Però, la questa teoria non spiega la superconduttività al di sopra dello zero assoluto. Entro la fine del 2018 due gruppi di ricerca hanno scoperto che l'idruro di lantanio LaH 10 diventa superconduttore a temperature record. Il primo gruppo afferma che la temperatura di transizione allo stato superconduttore è Tc =215 K (-56°C). Il secondo gruppo riporta che la temperatura è Tc =260 K (-13°C). Su entrambi i conti, i campioni erano sotto una pressione di oltre un milione di atmosfere.
La superconduttività ad alta temperatura si trova in nuovi materiali quasi a caso poiché non esiste una teoria che spieghi il meccanismo. Nel suo nuovo lavoro, Viktor Lakhno suggerisce di utilizzare i bipolaroni come base. Un polarone è una quasiparticella costituita da elettroni e fononi. I polaroni possono formare coppie a causa dell'interazione elettrone-fonone. Questa interazione è così forte che risultano essere piccoli come un orbitale atomico e in questo caso sono chiamati bipolaroni a piccolo raggio. Il problema di questa teoria è che i bipolaroni di piccolo raggio hanno una massa molto grande rispetto a un atomo. La loro massa è determinata da un campo che li accompagna nel corso del moto. E la massa influenza la temperatura di una transizione superconduttiva.
Viktor Lakhno ha costruito una nuova teoria bipolare invariante alla traduzione (TI) della superconduttività ad alta temperatura. Secondo la sua teoria, la formula per determinare la temperatura coinvolge non una massa bipolare ma una massa efficace ordinaria di un elettrone a banda, che può essere maggiore o minore della massa di un elettrone libero nel vuoto e circa 1000 volte minore della massa di un atomo. La massa della banda cambia se il reticolo cristallino in cui viene schiacciato un elettrone. Se la distanza tra gli atomi diminuisce, la massa diminuisce, pure. Come conseguenza, la temperatura della transizione può superare diverse volte la temperatura rilevante nelle normali teorie bipolari.
"Mi sono concentrato sul fatto che un elettrone è un'onda. Se è così, non c'è posto preferibile in un cristallo dove sarebbe localizzato. Esiste ovunque con uguale probabilità. Sulla base della nuova teoria del bipolarone si può sviluppare una nuova teoria della superconduttività. Unisce tutte le migliori caratteristiche delle moderne concezioni, "dice Viktor Lakhno.
