Kun je ijs in water veranderen zonder toevoeging van warmte?

Stel je voor dat je ijs in water verandert zonder warmte toe te voegen. Het klinkt onmogelijk, maar natuurkundigen van de Radboud Universiteit weten in theorie deze raadselachtige transitie toch te realiseren, niet met watermoleculen, maar met elektronen in metalen. Hiermee komt de 'heilige graal' van de natuurkunde in zicht.

Door vreemde metalen op extreem lage temperatuur te brengen, kunnen ze een staat bereiken van ‘supergeleider’, een fase die wordt voorafgegaan door wat natuurkundigen het 'kwantum kritisch punt' noemen. Het is dan wel zaak de temperatuur blijvend te onderdrukken tot het absoluut nulpunt.
Dankzij het unieke laboratorium voor hoge magneetvelden van de Radboud Universiteit, het HFML, hebben natuurkundigen beter inzicht gekregen op de invloed van het kwantum kritisch punt op de eigenschappen van een materiaal. De hoop van de onderzoekers is dat hiermee de deur openstaat naar een beter begrip van de metalen in hun overgang naar een staat van supergeleiding.

Als dit proces geen geheimen meer heeft, is het denkbaar dat je de supergeleidende eigenschappen van zo’n metaal ook kunt realiseren op kamertemperatuur, wat nu alleen nog mogelijk is bij relatief lage temperaturen. Daarmee is de heilige graal voor de natuurkunde een stap dichterbij gekomen.
Door de fysische finesses van de supergeleiding te doorgronden, zet je niet alleen de natuurkundige wetenschap op haar kop, maar komen ook bijzondere toepassingen in zicht, zoals energietransport zonder energieverlies, “levitated transport” en zeer gevoelige hersenscanners. De natuurkundigen publiceren hun vinding deze maand in het toonaangevende tijdschrift Nature.