Un ricercatore dell'Università di Tsukuba ha offerto una nuova spiegazione su come possono recuperare i superconduttori esposti a un campo magnetico, senza perdita di energia, al loro stato precedente dopo che il campo è stato rimosso. Questo lavoro potrebbe portare a una nuova teoria della superconduttività e a un sistema di distribuzione elettrica più ecologico.

I superconduttori sono una classe di materiali con la straordinaria proprietà di poter condurre elettricità con resistenza zero. Infatti, una corrente elettrica può girare indefinitamente attorno a un anello di filo superconduttore. Il problema è che questi materiali devono essere tenuti molto freddi, e anche così, un forte campo magnetico può far tornare un superconduttore alla normalità.

Una volta si presumeva che la transizione da superconduttore a normale causata da un campo magnetico non potesse essere invertita facilmente, poiché l'energia verrebbe dissipata dal consueto processo di riscaldamento Joule. Questo meccanismo, per cui la resistenza nei fili normali converte l'energia elettrica in calore, è ciò che ci consente di utilizzare un piano cottura elettrico o una stufa.

"Il riscaldamento Joule è generalmente considerato negativo, perché spreca energia e può anche causare la fusione di fili sovraccarichi, " spiega il professor Hiroyasu Koizumi della Divisione di fisica della materia condensata quantistica, il Centro per le scienze computazionali dell'Università di Tsukuba. "Però, è noto da tempo da esperimenti che, se rimuovi il campo magnetico, un superconduttore percorso da corrente può, infatti, essere riportato allo stato precedente senza perdita di energia, "

Ora, Il professor Koizumi ha proposto una nuova spiegazione per questo fenomeno. Nello stato superconduttore, gli elettroni si accoppiano e si muovono in sincronia, ma la vera causa di questo moto sincronizzato è la presenza della cosiddetta "connessione Berry, " caratterizzato dal numero quantico topologico. È un numero intero e se è diverso da zero, flussi di corrente. Così, questa supercorrente può essere spenta bruscamente portando questo numero a zero senza riscaldamento Joule.

Il fondatore della moderna teoria elettromagnetica, James Clerk Maxwell, una volta postulò un simile modello di vortice molecolare che immaginava lo spazio riempito con la rotazione di correnti in piccoli cerchi. Dato che tutto girava allo stesso modo, ricordava a Maxwell "ruote folli, " che erano ingranaggi utilizzati nelle macchine per questo scopo.

"La cosa sorprendente è che un modello degli albori dell'elettromagnetismo, come le ruote folli di Maxwell, può aiutarci a risolvere le domande che sorgono oggi, " Dice il professor Koizumi. "Questa ricerca può aiutare a portare a un futuro in cui l'energia può essere consegnata dalle centrali elettriche alle case con perfetta efficienza".