ظاهرة عُزَيْر: مادة تستعيد توصيلها الفائق في مجالات مغناطيسية قياسية

رصد فريق من الفيزيائيين في جامعة رايس الأمريكية ظاهرة غير مألوفة في مادة ثنائي يوريد اليورانيوم؛ إذ يختفي توصيلها الفائق تحت مجال مغناطيسي معين ثم يعود إلى الظهور حين يتجاوز المجال حداً أعلى بكثير، في ما أسماه الباحثون "طور عُزَيْر" تيمناً بالبعث من الموت. نُشرت النتائج في مجلة Science.

تتسم مادة UTe2 بخصائص استثنائية؛ فمعظم المواد الفائقة التوصيل تفقد هذه الخاصية تحت مجالات مغناطيسية منخفضة نسبياً، إلا أن ثنائي يوريد اليورانيوم يحتفظ بتوصيله الفائق في مجالات تبلغ مئات الأضعاف مما تتحمله المواد المعتادة. والأكثر إثارة أنه يفقد هذه الخاصية دون عشرة تيسلا، ثم يستردّها بصورة مفاجئة فوق أربعين تيسلا.

صرّح الفيزيائي أندري نيفيدومسكي بأنه حين رأى البيانات التجريبية لأول مرة أُذهل من هذا السلوك الغريب. وتُفسّر النظرية المُقترحة الظاهرةَ بأن أزواج كوبر في المادة — وهي الوحدات الأساسية للتوصيل الفائق — تحمل زخماً زاوياً كجسم دوّار، وحين يتفاعل المجال المغناطيسي مع هذه الحركة عند مستوى طاقة يُسمى الانتقال الميتامغناطيسي يُولّد تلك الانتكاسة ثم يُعيد ظهور التوصيل من جديد.

وكشفت القياسات ثلاثية الأبعاد أن مناطق التوصيل الفائق تشكّل هالة حلقية توروئيدية حول المحور الصلب للبلورة، وهو نمط هندسي لم يُرصد من قبل في أي مادة أخرى. ويُشير الباحثون إلى أن توجّه المجال المغناطيسي يُغيّر بشكل جذري سلوك المادة، مما يفتح آفاقاً لضبط خصائص المواد الفائقة التوصيل بدقة عبر توجيه المجال.

شارك في البحث علماء من جامعة ماريلاند والمعهد الوطني للمعايير والتقنية ومختبر لوس ألاموس الوطني. وعلى الرغم من أن ثنائي يوريد اليورانيوم يعمل في درجات حرارة بالغة الانخفاض تحصره في البيئات المخبرية حالياً، فإن فهم آليته قد يُقرّب حلم التوصيل الفائق في درجات حرارة الغرفة خطوة إلى الأمام.