قسم علوم الفيزياء في كلية العلوم ينظم حلقة نقاشية حول الموصلات الفائقة وتطبيقاته

نظم قسم علوم الفيزياء في كلية العلوم بجامعة ديالى حلقة نقاشية بعنوان قسم علوم الفيزياء في كلية العلوم ينظم حلقة نقاشية حول الموصلات الفائقة وتطبيقاته Superconducting Materials and Its applications وذلك في يوم الخميس الموافق 2017/5/11 وعلى قاعة المطالعة للدراسات العليا في مكتبة الكلية. وقد هدفت الحلقة الى التعرف على اساسيات ومبادئ الموصلات الفائقة وعلى اهم التطبيقات الاساسية لها.

تناولت الحلقة اولا اعطاء معلومات نظرية مهمة القاها الاستاذ المساعد الدكتور زياد طارق خضير رئيس قسم علوم الفيزياء والتي تضمنت مقدمة عامة عن اساسيات التوصيل الفائق وكيف نشأت اول الافكار عن هذا العلم المهم فمن المعروف ان المواد في الطبيعة يمكن تقسيمها الى ثلاثة اصناف اعتمادا على قابلية توصيلها الكهربائي وهي: الموصلات (Conductors) ، واشباه الموصلات (Semiconductors) ، والعوازل (Insulators) ، ولكن هناك نوعاً اخراً تم الحصول عليه وتطويره على ايدي العلماء وهو ما يعرف بالموصلات فائقة التوصيل وتعد اليوم ظاهرة التوصيل الفائق (Superconductivity) احد اهم الظواهر في فيزياء الحالة الصلبة، وذلك لكون بعض الفلزات والمركبات التي تتصف بهذه الظاهرة تكاد ان تنعدم  مقاومتها النوعية عند درجة حرارة معينة واطئة، او بتعبير اخر ان التيار الكهربائي يسري فيها دون أي تبديد في قيمته، وبذلك تصبح قدرتها على التوصيل فائقة جدا.

كان اول من حصل على مادة تحمل هذه المواصفات المذهلة هو العالم (اونيس)  عام 1911 والذي حصل من خلالها على جائزة نوبل وكانت المادة التي حملت هذه الصفات هي الزئبق حيث انعدمت مقاومتها تقريبا عند الوصول الى درجة تبريد مقدارها 4.2K وتتالت بعد ذلك الاكتشافات المذهلة للمواد التي تحمل هذه الصفة وتمكن العلماء من الوصول الى درجات حرارة مرتفعة وهي المواد السيراميكية عند درجة حرارة الهليوم السائل البالغة 77K ، واكتشف احد علماء الفيزياء وهو العالم (ميزنر) بان هذه المواد عندما تصل الى حالة التوصيل الفائق فان خطوط المجال المغناطيسي لا تخترقها بل تتباعد عنها وبالتالي فأنها مثلا تطفو فوق المغناطيس بصورة حرة وسميت هذه الظاهرة بـ (Meissner Effect) ، ومن الجدير بالذكر ان اكثر جوائز نوبل حصدت في هذا العلم حيث تم نيل (7) جوائز اخرها كان عام 2016 ولازالت الابحاث مستمرة للوصول الى الحلم الكبير وهو درجة حرارة الغرفة.

وتطرق المحاضر ايضا الى النظرية المقبولة فيزيائيا لتفسير هذه الظاهرة وهي نظرية (BCS) وجوانب اخرى مهمة ، كذلك تم ايجاز اهم التطبيقات الحديثة لهذا العلم وكيف غيرت خدمت البشرية على احسن حال ومنها القطارات العائمة التي تسير على وسادة هوائية أي يكون الاحتكاك بينها وبين السكة الحديدية صفرا وبذلك تصل سرعة القطار الى اكثر من (500km/hour) اضافة الى ان هذه القطارات لا تحتاج الى أي وقود لدفعها بل تعتمد على مبدأ المجالات المغناطيسية الموجودة بالسكة نفسها والمرتبة بشكل خاص وبالتالي فان هذا النوع من القطارات تعتبر صديقة للبيئة من حيث انعدام الغازات وخلوها من الاصوات والضجيج ومريحة في نفس الوقت، ومن التطبيقات الاخرى هو دخول هذه المواد في الطب وبمجال واسع وخاصة في اجهزة الرنين (MRI) التي تحتاج الى مجال مغناطيسي فائق حتى تجري عملية التصوير للجسم البشري فقد تمكن العلماء من الحصول على مجالات مغناطيسية عالية جدا اكثر من (2 تسلا) من خلال مرور تيار عالي في مواد فائقة التوصيل، وقد استثمر العلماء ايضا هذه الظاهرة لنقل الطاقة وخزنها في نفس الوقت دون تبديد يذكر ولكن في مجالات ضيقة نتيجة لكون ان منظومات التبريد هذه تحتاج الى ظروف خاصة حتى تعمل ومن امثلة ذلك امكانية نقل تيار مقداره (100000 امبير لكل سنتمتر مربع) بينما سلك النحاس العادي بالإمكان نقل ما يقارب (100 امبير لكل سنتمتر مربع)، وفي الآونة الاخيرة تم اختراع ما يسمى بالحواسيب فائقة السرعة (Super Computer) والتي يكون جزء من عملها مرتبط  بالصفات الفائقة التي تملكها هذه المواد عند تبريدها حيث تمتاز بسرعة فتح وغلق الدوائر المنطقية داخل الكمبيوتر، وتم استثمار هذه الظاهرة ايضا لتصنيع بما يسمى بأجهزة (SQUID) التي من شانها ان تتحس المجالات المغناطيسية الضعيفة جدا التي تصدرها بعض المواد فمثلا بالإمكان تحسس ما مقداره (10-13  تسلا) وبذلك بإمكان هذه الاجهزة تحسس حتى الاشارات المغناطيسية الضعيفة الصادرة من خلايا الدماغ، اضافة الى كثير من التطبيقات الواعدة لهذا الفرع من الفيزياء، وكذلك تم عرض بعض الافلام الوثائقية لعدد من هذه التطبيقات في عصرنا الحالي.

وقد حضر الحلقة عدد من اساتذة الكلية وعدد من طلبة الدراسات العليا ممن هم بمرحلة البحث والمرحلة التحضيرية بالإضافة الى عدد من طلاب المرحلة الاولية.