Αποκωδικοποίηση των Μυστικών της Υπεραγωγιμότητας

Η μικροσκοπική δομή των υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας έχει προβληματίσει εδώ και καιρό τους επιστήμονες που επιδιώκουν να αξιοποιήσουν τις σχεδόν απεριόριστες τεχνολογικές τους δυνατότητες. Τώρα επιτέλους οι ερευνητές έχουν αποκρυπτογραφήσει την κρυπτική δομή μιας κατηγορίας υπεραγωγών, παρέχοντας μια βάση για θεωρίες σχετικά με το πώς καταφέρνουν να μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια με τέλεια απόδοση όταν ψύχονται και πώς οι επιστήμονες θα μπορούσαν να αυξήσουν τη θερμοκρασία λειτουργίας τους πιο κοντά στα κλίματα της καθημερινής ζωής.

Αυτός ο στόχος, εάν πραγματοποιηθεί, θα μπορούσε να καταστήσει εμπορικά βιώσιμες μια σειρά από τεχνολογίες φανταστικού ήχου, από δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας που δεν χάνουν ποτέ ενέργεια και φθηνά συστήματα καθαρισμού νερού έως οχήματα που αιωρούνται με μαγνητική σκοπιά. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου θα έχει αντίκτυπο ισοδύναμο με αυτό του λέιζερ, μια εφεύρεση του 1960 που παίζει τώρα σημαντικό ρόλο σε εκτιμώμενη οικονομική δραστηριότητα 7,5 τρισεκατομμυρίων δολαρίων.

«Με τον ίδιο τρόπο που ένα λέιζερ είναι πολύ πιο ισχυρό από έναν λαμπτήρα, η υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου θα άλλαζε εντελώς τον τρόπο μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και θα επέτρεπε νέους τρόπους χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας», δήλωσε ο Louis Taillefer, καθηγητής φυσικής στο το Πανεπιστήμιο του Sherbrooke στο Κεμπέκ.

Υλικά που υπεραγώγουν υπό πολύ θερμότερες συνθήκες από τους υπερψυκτικούς προκατόχους τους ανακαλύφθηκαν το 1986, κερδίζοντας στους ερευνητές της IBM Georg Bednorz και K. Alex Müller το βραβείο Νόμπελ Φυσικής αμέσως μετά. Αλλά 28 χρόνια αργότερα, αυτοί οι υπεραγωγοί «υψηλής θερμοκρασίας» εξακολουθούν να υπολείπονται της θερμοκρασίας δωματίου κατά περισσότερο από 100 βαθμούς Κελσίου. Η πολυπλοκότητα των υλικών έχει μέχρι στιγμής ματαιώσει το όνειρο της αύξησης της θερμοκρασίας λειτουργίας τους. Οι ερευνητές λένε ότι τα νέα ευρήματα τους βάζουν σταθερά στο σωστό δρόμο.

«Αν θέλετε να θεραπεύσετε μια ασθένεια, πρώτα πρέπει να ανακαλύψετε ότι υπάρχουν μικρόβια. Είναι σαν να ανακαλύπτεις ποια μικρόβια υπάρχουν», δήλωσε ο J. C. Seamus Davis, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο Cornell και στο Πανεπιστήμιο St. Andrews και διευθυντής του Κέντρου Αναδυόμενης Υπεραγωγιμότητας του Τμήματος Ενέργειας στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven.

Τα «μικρόβια» σε αυτή την περίπτωση είναι κυματισμοί ηλεκτρονίων μέσα στους υπεραγωγούς που ονομάζονται κύματα πυκνότητας φορτίου. Η λεπτόκοκκη δομή των κυμάτων, που αναφέρεται σε δύο νέες εργασίες από ανεξάρτητες ομάδες ερευνητών, υποδηλώνει ότι μπορεί να οδηγούνται από την ίδια δύναμη με την υπεραγωγιμότητα. Ο Ντέιβις και οι συνάδελφοί του οραματίστηκαν απευθείας τα κύματα σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο διαδίκτυο τον Απρίλιο, επιβεβαιώνοντας έμμεσα στοιχεία που αναφέρθηκαν τον Φεβρουάριο από μια ομάδα με επικεφαλής τον Riccardo Comin, έναν μεταδιδακτορικό συνεργάτη στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο.

«Είναι ένα όμορφο χαρτί», είπε ο Ντιρκ Μορ, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις, στο Σικάγο, μιλώντας για το έργο του Ντέιβις και των συναδέλφων του. "Μπορεί κανείς πραγματικά να εμπιστευτεί αυτό το αποτέλεσμα και να χτίσει τις θεωρίες μας από αυτό."

Ο Subir Sachdev, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ που βοήθησε στην επινοήση της μελέτης του Davis, προέβλεψε σωστά τη μορφή των κυμάτων πυκνότητας φορτίου σε ένα έγγραφο πέρυσι, το οποίο περιγράφει λεπτομερώς έναν πιθανό μηχανισμό πίσω από τα κύματα και την υπεραγωγιμότητα σε υψηλή θερμοκρασία. Αν και απαιτούνται περαιτέρω δοκιμές, η θεωρία του Sachdev συγκεντρώνει υποστήριξη από πολλούς ειδικούς, οι οποίοι λένε ότι αποτυπώνει συνοπτικά βασικά χαρακτηριστικά των υλικών.

Συνολικά, τα διάφορα ευρήματα αρχίζουν επιτέλους να δημιουργούν μια ολοκληρωμένη εικόνα της φυσικής πίσω από την υπεραγωγιμότητα σε υψηλή θερμοκρασία. «Είναι η πρώτη φορά που νιώθω ότι σημειώνουμε πραγματική πρόοδο», είπε ο Andrea Damascelli, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας, ο οποίος ηγήθηκε δύο πρόσφατων μελετών για τα κύματα πυκνότητας φορτίου. "Πολλές διαφορετικές παρατηρήσεις που έγιναν εδώ και δεκαετίες δεν είχαν νόημα μεταξύ τους, και τώρα έχουν."

Ο ρυθμός προόδου τους τελευταίους μήνες ήταν «σχεδόν συντριπτικός για εμάς», είπε ο Comin. Έχοντας στη διάθεσή τους καλύτερα πειραματικά εργαλεία, ο ίδιος και άλλοι ερευνητές περιέγραψαν ότι βιάζονται να δημοσιεύσουν το ένα ενδιαφέρον νέο αποτέλεσμα μετά το άλλο ως συναρπαστικά χαρτιά των ανταγωνιστών τους στοιβαγμένα στα γραφεία τους.

«Ήταν μια βόλτα με τρενάκι του λούνα παρκ», είπε ο Ντέιβις. "Ήταν σαν 24 ώρες την ημέρα για εβδομάδες."

Το πρόσωπο του εχθρού

Η υπεραγωγιμότητα σε υψηλές θερμοκρασίες φαίνεται σαν ένα θαύμα της κβαντομηχανικής, ένα θαύμα που θα μπορούσε να αξιοποιηθεί με εξαιρετικό αποτέλεσμα αν μπορούσε να γίνει κατανοητό.

Η ιδιότητα εκτίθεται κυρίως από χαλκό, εύθραυστα κεραμικά υλικά που αποτελούνται από δισδιάστατα φύλλα χαλκού και οξυγόνου που διαχωρίζονται από πιο περίπλοκα στρώματα ατόμων. Όταν τα χαλκούλια ψύχονται κάτω από μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, τα ηλεκτρόνια στα φύλλα χαλκού-οξυγόνου ξεπερνούν ξαφνικά την αμοιβαία απώθησή τους και ζευγαρώνουν. Με τις δυνάμεις τους συνδυασμένες, συμπεριφέρονται σαν ένα διαφορετικό είδος σωματιδίου συνολικά, ένα μποζόνιο, το οποίο έχει τη μοναδική ικανότητα να ενώνεται με άλλα μποζόνια σε ένα συνεκτικό σμήνος που κινείται ως ένα. Αυτό το μποσονικό σμήνος άγει τέλεια τον ηλεκτρισμό. Ένα ρεύμα που διαρρέει μια θηλιά από σύρμα χαλκού θα παραμείνει για πάντα — ή όσο το ψυγείο υγρού αζώτου παραμένει αναμμένο.

«Το μεγαλύτερο ερώτημα στο πεδίο είναι, ποια δύναμη συνδέει τα ηλεκτρόνια μεταξύ τους;» είπε ο Taillefer. "Επειδή αν μπορείτε να κατανοήσετε τη δύναμη, μπορείτε να ενισχύσετε τη δύναμη."

Στη «συμβατική» υπεραγωγιμότητα, το είδος που παρουσιάζουν πολλά μέταλλα όταν ψύχονται κοντά στο απόλυτο μηδέν (μηδέν βαθμοί στην κλίμακα Kelvin, ή μείον 273,15 βαθμοί Κελσίου), το ζεύγος ηλεκτρονίων προκαλείται από ήπια κύματα πίεσης που διαπερνούν τα μέταλλα. Όταν ένα ηλεκτρόνιο παρασύρεται από ένα από αυτά τα κύματα, ένα άλλο ακολουθεί στο πέρασμά του, έλκεται από τα θετικά φορτισμένα άτομα μετάλλου που μετατοπίζονται προς το διερχόμενο ηλεκτρόνιο. Αλλά αυτό το ελαφρύ αεράκι δεν μπορεί να εξηγήσει πιθανώς το ζευγάρωμα στα cuprates, το οποίο επιβιώνει έως και στους 160 Kelvins (μείον 113 C). Πολλές ανταγωνιστικές δυνάμεις φαίνεται να επηρεάζουν τα ηλεκτρόνια ταυτόχρονα και η δύναμη που τα συνδέει μεταξύ τους σε ένα τόσο ευρύ φάσμα θερμοκρασιών πρέπει να είναι αρκετά ισχυρή ώστε να υπερνικήσει άλλες που προσπαθούν να τα κρατήσουν μακριά. Ο διάβολος είναι στην αποσύνδεση των δυνάμεων. Σύμφωνα με τα λόγια του Pegor Aynajian, επίκουρου καθηγητή Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Binghamton της Νέας Υόρκης, «Αισθανόμαστε σαν να βρισκόμαστε σε πεδίο μάχης και δεν ξέρουμε ποιος είναι ο σύμμαχός μας και ποιος ο εχθρός μας».

Το πρώτο σημάδι αυτού που μοιάζει όλο και περισσότερο με τον εχθρό - κύματα πυκνότητας φορτίου, γνωστά και ως "παραγγελία φόρτισης" - ήρθε το 2002. Χρησιμοποιώντας ένα νέο είδος μικροσκοπίου που μπορούσε να χαρτογραφήσει τα ρεύματα στην επιφάνεια των χαλκού με ανάλυση νανομέτρων, ο Davis, στη συνέχεια καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ και η Τζένιφερ Χόφμαν, η μεταπτυχιακή φοιτήτριά του εκείνη την εποχή, ανακάλυψαν ένα λεπτό μοτίβο πυκνότερων και λιγότερο πυκνών κυματισμών ηλεκτρονίων που εμφανίζονταν οπουδήποτε εκτινάσσονταν το χαλκό με ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, ένα φαινόμενο που κατέστειλε υπεραγωγιμότητα. Σύντομα, άλλα εργαστήρια ανέφεραν περισσότερες ενέργειες που σκότωσαν την υπεραγωγιμότητα και παρήγαγαν τα κύματα, όπως η αύξηση της θερμοκρασίας ή η μείωση της συγκέντρωσης οξυγόνου του χαλκού.

"Ξεκινάτε να δημιουργείτε αυτή την εικόνα στην οποία κρύβονται κύματα πυκνότητας φορτίου, περιμένοντας να κυριαρχήσουν όταν συμβεί οτιδήποτε μη φιλικό προς την υπεραγωγιμότητα", είπε ο Χόφμαν, ο οποίος είναι τώρα αναπληρωτής καθηγητής στο Χάρβαρντ.

Φαινόταν πιθανό ότι εάν η δύναμη που διαμορφώνει τα ηλεκτρόνια σε κύματα πυκνότητας φορτίου μπορούσε να κατασταλεί, ο αντίπαλός της, η δύναμη που σχηματίζει υπεραγώγιμα ζεύγη, θα ανθούσε. Ωστόσο, ορισμένοι ερευνητές υποστήριξαν ότι οι κυματισμοί των ηλεκτρονίων ήταν απλώς μια επιφανειακή ανωμαλία και δεν είχαν σχέση με την υπεραγωγιμότητα.

Η κοινότητα παρέμεινε διχασμένη μέχρι το 2012, όταν δύο ομάδες που χρησιμοποιούσαν μια τεχνική που ονομάζεται συντονισμένη σκέδαση ακτίνων Χ κατάφεραν να ανιχνεύσουν κύματα πυκνότητας φορτίου βαθιά μέσα σε χαλκό, ενισχύοντας τη σημασία των κυμάτων. Καθώς οι ομάδες δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στο Science and Nature Physics, σχηματίστηκαν δύο νέες συνεργασίες, η μία με επικεφαλής τον Damascelli και η άλλη από τον Ali Yazdani του Πανεπιστημίου του Πρίνστον, με σχέδια να χαρακτηριστούν τα κύματα ακόμη πιο διεξοδικά. Τελειώνοντας σε μια νεκρή ζέστη, οι ανεξάρτητες μελέτες των αντίπαλων ομάδων εμφανίστηκαν μαζί στο Science τον Ιανουάριο του 2014. Επιβεβαίωσαν ότι τα κύματα πυκνότητας φορτίου είναι ένα πανταχού παρόν φαινόμενο στους χαλκούδες και ότι αντιτίθενται σθεναρά στην υπεραγωγιμότητα, η οποία επικρατεί καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.

«Τώρα ξέρουμε ότι αυτό το υπεραγώγιμο κράτος πρέπει να παλέψει για επιβίωση ενάντια σε αυτό το άλλο κράτος», είπε ο Taillefer. «Δεν ξέρω πόσο σε βλάπτει αυτή η εντολή χρέωσης. Αλλά αγόρι μου, ήρθε η ώρα να το μάθεις."

Μοτίβο D-Wave

Για να νικήσουν τον εχθρό στο πεδίο μάχης των υπεραγωγών, οι επιστήμονες έπρεπε πρώτα να το καταλάβουν. Αυτό απαιτούσε μια πιο προσεκτική ματιά στην υποκείμενη δομή των κυμάτων πυκνότητας φορτίου. Πώς τα ηλεκτρόνια, τα οποία περιορίζονται στις τροχιές των ατόμων, δημιουργούν τα κύματα που κυματίζουν τα στρώματα χαλκού-οξυγόνου των χαλκού;

Ο Ντέιβις και η ομάδα του Cornell βελτιώνουν σταθερά την ανάλυση του μικροσκοπίου τους όλα αυτά τα χρόνια και το 2007 κατάφεραν να ανιχνεύσουν διακυμάνσεις στην κατανομή των ηλεκτρονίων στις μικρότερες γωνίες και σχισμές των cuprates:τα «μοναδιαία κύτταρα» που πλακώνουν τα υλικά χαλκού-οξυγόνου στρώματα. Κάθε κύτταρο αποτελείται από ένα κεντρικό άτομο χαλκού συνδεδεμένο με άτομα οξυγόνου στο βόρειο και ανατολικό άκρο του. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα ηλεκτρόνια είναι πιο πιθανό να βρεθούν κατά μήκος του βόρειου δεσμού σε ορισμένα κύτταρα μονάδας και του ανατολικού δεσμού σε άλλα. Ο Ντέιβις υποψιαζόταν ότι αυτή η άνιση κατανομή ηλεκτρονίων μέσα στα κύτταρα, μια μορφή γνωστή ως «κύμα d», ήταν η ρίζα των κυμάτων πυκνότητας φορτίου που φαίνεται να κυματίζουν σε πολλαπλά κύτταρα μονάδων. «Αλλά δεν μπορούσαμε να κλείσουμε τη συμφωνία», είπε.

Εν τω μεταξύ, στο Χάρβαρντ, ο Sachdev αναρωτήθηκε επίσης εάν η διάταξη των ηλεκτρονίων του κύματος d που παρατηρήθηκε στο έργο του Davis το 2007 ήταν η αληθινή μικροσκοπική δομή των κυμάτων πυκνότητας φορτίου. Ένα Σάββατο απόγευμα του Μαρτίου του τρέχοντος έτους, ο Sachdev έστειλε email στον Davis ρωτώντας αν ήταν σε θέση να συμπεράνει κάτι σχετικά με τα κύματα από τα δεδομένα κατανομής ηλεκτρονίων του. Ο Ντέιβις απάντησε ότι είχε από καιρό υποψιαστεί ότι τα δύο φαινόμενα συνδέονται, αλλά ότι δεν μπορούσε να βρει τον σωστό αλγόριθμο για να συλλέξει το ένα από το άλλο. Μέσα σε μια ώρα, ο Sachdev επινόησε μια διαδικασία που πίστευε ότι θα έκανε το κόλπο και την έστειλε. Σίγουρα, εφαρμόζοντας τον αλγόριθμο του Sachdev σε έναν νέο γύρο δεδομένων, ο Davis και η ομάδα του χαρτογράφησαν τη δομή των κυμάτων πυκνότητας φορτίου, δείχνοντας ότι η κατανομή κύματος d των ηλεκτρονίων ήταν πράγματι η πηγή τους.

«Το έγγραφο αποδεικνύει ότι τα δύο μοτίβα είναι τα ίδια», είπε ο Sachdev. "Λειτουργεί απλά όμορφα."

Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν πλήρως την προηγούμενη αναφορά των Damascelli, Comin και των συνεργατών τους, που χρησιμοποίησαν δεδομένα ακτίνων Χ για να αποκαλύψουν την ίδια μορφή κύματος d των κυμάτων πυκνότητας φορτίου. Αν και η ομάδα του Damascelli έφτασε πρώτος στο ορόσημο, ο Davis λέει ότι η ομάδα του προχώρησε πιο μακριά. «Βασικά δημοσίευσαν έμμεσα στοιχεία για την ίδια κατάσταση που έχουμε οπτικοποιήσει άμεσα», είπε.

Η δομή των κυμάτων είναι ιδιαίτερα ενδεικτική, λένε οι ερευνητές, επειδή τα υπεραγώγιμα ζεύγη ηλεκτρονίων έχουν επίσης διαμόρφωση κύματος d. Είναι σαν να έχουν χυθεί και οι δύο διατάξεις ηλεκτρονίων από το ίδιο καλούπι. «Μέχρι πριν από λίγους μήνες η σκέψη μου ήταν, εντάξει, έχετε κύματα πυκνότητας φορτίου, ποιος νοιάζεται; Ποια είναι η σχέση με την υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας;» είπε ο Damascelli. "Αυτό μου λέει ότι αυτά τα φαινόμενα τροφοδοτούνται από την ίδια αλληλεπίδραση."

Συνενωμένα δίδυμα

Πολλοί θεωρητικοί πιστεύουν ότι και τα δύο φαινόμενα προκαλούνται από μια κβαντομηχανική επίδραση που ονομάζεται αντισιδηρομαγνητισμός, μια τάση σε ορισμένα υλικά για γειτονικά ηλεκτρόνια να περιστρέφονται προς αντίθετες κατευθύνσεις. Το εφέ δημιουργεί ένα σχέδιο σκακιέρας ηλεκτρονίων που περιστρέφονται προς τα πάνω και προς τα κάτω. Ακριβώς όπως τα τετράγωνα κατά μήκος των διαγωνίων σε μια σκακιέρα έχουν το ίδιο χρώμα, τα ηλεκτρόνια τοποθετημένα κατά μήκος γωνιών 45 μοιρών περιστρέφονται με τον ίδιο τρόπο.

Ο αντισιδηρομαγνητισμός θεωρείται εδώ και καιρό ένας από τους πιθανότερους παράγοντες που ευθύνονται για την υπεραγωγιμότητα σε υψηλή θερμοκρασία. Οι υποστηρικτές της ιδέας υποστηρίζουν ότι η δύναμη που συνδέει τα ηλεκτρόνια είναι ουσιαστικά μια έλξη μεταξύ γειτόνων που περιστρέφονται αντίθετα. Αυτό εξηγεί γιατί τα ζεύγη ηλεκτρονίων σχηματίζονται πάντα κατά μήκος των βασικών κατευθύνσεων στο κρυσταλλικό πλέγμα αλλά ποτέ κατά μήκος των διαγωνίων — μια άλλη διάταξη κύματος d. Αυτή η πολύ γνωστή φύση της υπεραγωγιμότητας του κύματος d είναι ελαφρώς διαφορετική από αυτή των κυμάτων πυκνότητας φορτίου. Αλλά σε μια θεωρία που έχουν αναπτύξει ο Sachdev και οι συνεργάτες του, "βρίσκουμε ότι τα δύο κύματα d συνδέονται όντως μεταξύ τους."

Το 2010, ο Sachdev και ο μαθητής του Max Metlitski έδειξαν μαθηματικά ότι ο αντισιδηρομαγνητισμός θα μπορούσε να προκαλέσει σύζευξη όχι μόνο μεταξύ ηλεκτρονίων, αλλά και μεταξύ ηλεκτρονίων και «οπών», ή θέσεων στις τροχιές των ατόμων όπου τα ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να υπάρχουν αλλά λείπουν. Τα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών θεωρούνται ευρέως ως τα βασικά δομικά στοιχεία των κυμάτων πυκνότητας φορτίου, όπως τα ζεύγη ηλεκτρονίων είναι τα δομικά στοιχεία της υπεραγωγιμότητας. Επιπλέον, τον Ιούλιο του 2013, ο Sachdev και ένας άλλος μαθητής, ο Rolando La Placa, έδειξαν ότι τα προκύπτοντα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών θα τακτοποιούνταν σε μορφή κύματος d — σε αυτή την περίπτωση, όπως παρατηρήθηκε στο πρόσφατο πείραμα του Davis.

Εν ολίγοις, ο αντισιδηρομαγνητισμός θα μπορούσε να δημιουργήσει τα μοτίβα κύματος d τόσο της υπεραγωγιμότητας όσο και των αντίπαλων κυμάτων πυκνότητας φορτίου.

«Είναι λογικό ότι ο αντισιδηρομαγνητισμός είναι η μητρική κατάσταση τόσο των κυμάτων πυκνότητας φορτίου όσο και της υπεραγωγιμότητας», δήλωσε ο Suchitra Sebastian, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, του οποίου η νέα εργασία για τα κύματα πυκνότητας φορτίου θα εμφανιστεί σύντομα στη Φύση. "Πολλές βασικές πτυχές που γνωρίζουμε μέχρι στιγμής είναι συνεπείς με αυτό, και φαίνεται πολύ πιθανό να είναι η εξήγηση αυτού που συμβαίνει."

Ο Hoffman αποκάλεσε το νέο πλαίσιο του Sachdev μια «όμορφη περιγραφική θεωρία». Ωστόσο, επεσήμανε ότι δεν είναι ακόμη αρκετά εκλεπτυσμένο για να προβλέψει πώς η ισορροπία των κυμάτων πυκνότητας φορτίου και της υπεραγωγιμότητας ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, το μαγνητικό πεδίο ή τον τύπο του χαλκού. "Ο απώτερος στόχος είναι φυσικά μια προγνωστική θεωρία που θα επιτρέψει νέα υλικά και νέες τεχνολογίες", είπε.

Άλλες θεωρίες που συνδέουν τον αντισιδηρομαγνητισμό, τα κύματα πυκνότητας φορτίου και την υπεραγωγιμότητα παραμένουν στο παιχνίδι, είπε ο Steve Kivelson, ένας θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, ο οποίος υποστηρίζει εδώ και 20 χρόνια ότι τα τρία φαινόμενα μπορεί να είναι αλληλένδετα. Η σωστή θεωρία της σχέσης τους απέχει πολύ από το να έχει διευθετηθεί, είπε ο Kivelson, και η μεγαλύτερη πρόοδος ήταν στην πειραματική πλευρά:«Νομίζω ότι πιθανώς η εστίαση θα πρέπει να είναι περισσότερο στο πείραμα».

Ακόμα κι αν η θεωρία του Sachdev (ή κάποια άλλη) αποδειχθεί σωστή, μένει να δούμε αν οι επιστήμονες υλικών μπορούν να βρουν έναν τρόπο να αυξήσουν σημαντικά τη θερμότητα στην υπεραγωγιμότητα. Μπορεί απλά να είναι αδύνατο. Όμως, τα τελευταία χρόνια, αυτοί οι επιστήμονες έχουν αποδειχθεί εξαιρετικά επιτυχημένοι στο να τροποποιούν τα πόμολα στις πρώτες ύλες της φύσης. «Συνήθως είναι θαυματουργοί στο να το κάνουν αυτό», είπε ο Ντέιβις.

Η θεωρία του Sachdev κάνει μια πρόταση. Υποδεικνύει ότι οι δύο τύποι ζευγών, ηλεκτρονίου-ηλεκτρονίου και ηλεκτρονίου-οπής, είναι εξίσου πιθανές συνέπειες του αντισιδηρομαγνητισμού, επομένως η αλλαγή της ισχύος αυτής της αλληλεπίδρασης δεν θα βοηθήσει την υπεραγωγιμότητα να κυριαρχήσει στα κύματα πυκνότητας φορτίου. Υπάρχουν όμως και άλλες διαφορές μεταξύ των ζευγών - για παράδειγμα, τα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών κινούνται πιο αργά μέσα από το πλέγμα χαλκού - και η αλλαγή μιας συγκεκριμένης ιδιότητας του υλικού θα σκότωνε αυτούς τους αργούς κινητές. Πώς να τροποποιήσετε αυτήν την ιδιότητα είναι, είπε ο Sachdev, "προφανώς η ερώτηση που σκεφτόμαστε."

Άλλοι ερευνητές έχουν τις δικές τους ιδέες για το πώς να αυξηθεί το εύρος θερμοκρασίας στο οποίο κυριαρχεί η υπεραγωγιμότητα έναντι των κυμάτων πυκνότητας φορτίου. Κάποιοι αρνήθηκαν να αποκαλύψουν τις προσεγγίσεις τους. «Το έπαθλο είναι τόσο μεγάλο», είπε ο Χόφμαν, εξηγώντας την ανταγωνιστικότητα του γηπέδου. "Αν κάποιος βρει έναν υπεραγωγό θερμοκρασίας δωματίου, αυτό είναι τεράστιο, από την άποψη της προσωπικής φήμης, από την άποψη των δώρων στην ανθρωπότητα, από την άποψη του κύρους και της κληρονομιάς."

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της ανύψωσης της υπεραγωγιμότητας σε θερμοκρασία δωματίου θα ήταν η προσβασιμότητα. Ακριβώς όπως το λέιζερ και οι υπολογιστές έδωσαν απροσδόκητα το Διαδίκτυο, πολλές χρήσεις της υπεραγωγιμότητας είναι πιθανώς ακόμη άγνωστες. Το θέμα είναι να γίνει διαθέσιμη η τεχνολογία και να δούμε τι θα συμβεί. «Αυτή τη στιγμή υπάρχουν ένα σωρό πολύ εξειδικευμένα παιδιά στο εργαστήριο που χαζεύουν την υπεραγωγιμότητα», είπε ο Taillefer. «Δεν είναι αυτό που θέλεις. Θέλετε όλος ο πλανήτης να χαζεύει την υπεραγωγιμότητα.»