Supravodljivost je danas postala riječ svakodnevnog govora. I vrijeme je. To kažem zato jer nije riječ o ničemu novome, nego baš o nečemu starome: o fizičkom fenomenu koji je uočen prije više od stoljeća,  točnije 1911. godine kada je nizozemski fizičar Heike Kamerlingh-Onnes, istražujući svojstva svoga superhladnog helija, tzv. helija II, otkrio nešto posve neočekivano, a to je da metali pri temperaturi bliskoj apsolutnoj nuli potpuno gube električni otpor. Struja puštena u zavojnicu pri niskoj temperaturi teče kroz nju do kraja svijeta, ili – realističnije – sve dok je držimo ohlađenu vrlo blizu  - 273,1 ^oC ili 0 K.

No u pojavi supravodljivosti kao da se potvrđuje ona stara istina da je najteže ono što je najjednostavnije. Vremenom se naime pokazalo da supravodljivost ne postoji samo kod metala nego i kod drugih tvari, većinom složenih metalnih oksida. Još važnije, te druge tvari pokazuju supravodljivost pri višim temperaturama. I tako je počela utrka: tko će pronaći materijal koji će izgubiti električni otpor pri što višoj temperaturi. Konačni je cilj pronaći materijal koji će voditi električnu struju bez gubitaka pri sobnoj temperaturu, no taj je cilj  – avaj – još jako, jako daleko.

Daleko je jer se zapravo tapka u mraku. Još naime ne postoji dovoljno dobra teorija. A  bez teorije nema znanosti. Zbog toga možemo još više cijeniti rad naših fizičara s Prirodoslovno-matematičkog faklteta i Instituta za fiziku  u Zagrebu, koji su jučer, 5. veljače sazvali konferenciju za medije da bi prikazali svoje najnovije rezultate o supravodljivosti. Te su rezultate nedavno objavili u prestižnim znanstvenim časopisima Nature Communications,  Nature Partner Journal - Quantum Materials i Science Advances.

„Fenomen visokotemperaturne supravodljivosti znanstvenici istražuju desetljećima, ali još uvijek nitko nije razotkrio njihovu tajnu u potpunosti“, kaže profesor Neven  Barišić, koautor spomenutih znanstvenih radova. “Pravi je izazov razumjeti supravodljivost u kupratima, gdje se ona pojavljuje na mnogo višim temperaturama. Mislim kako smo se zahvaljujući našim istraživanjima tom cilju bitno približili pa korak po korak nalazimo put prema supravodičima na sobnoj temperaturi, svojevrsnom svetom gralu fizike čvrstog stanja.“

U čemu se sastoji znanstveni doprinos naših fizičara? Ukratko, njihovo tumačenje supravodljivosti polazi od pretpostavke da u kupratima (složenim bakrovim oksidima) postoje dva ponašanja naboja, koja su presudna za razumijevanje elektronskih svojstava tih spojeva, pa stoga i njihove električne vodljivosti (supravodljivosti). Dio nositelja naboja je lokaliziran, dok se istovremeno drugi dio nositelja naboja nesmetano kreće kroz materijal. Prema tom tumačenju naših znanstvenika, omjer pokretnih i nepokretnih (lokaliziranih) nositelja naboja određuje temperaturu pri kojoj nestaje svaki električni otpor, temperaturu pri  kojoj nastupa supravodljivost. 

I dok čestitamo našim znanstvenicima, redovnim profesorima Nevenu Barišiću i  Miroslavu Požeku te dr. sc. Petru Popčeviću, koji su nam predstavili svoje rezultate, te drugim koatorima četiriju radova objavljenima u već spomenutim znanstvenim časopisima,  trebamo reći nešto o primjeni, a i o perspektivi njihovih istraživanja.

Danas se supravodiči široko primjenjuju kada treba postići vrlo jako magnetsko polje, vođenjem električne struje kroz zavojnicu, razumije se. Što jača struja teče kroz zavojnicu jače je i magnetsko polje, no puštanjem jake struje kroz zavojnicu troši se – zbog električnog otpora – mnogo električne energije, a zavojnica može i pregorjeti. No kod supravodljivosti to se ne događa. Kroz električni vod bilo koje duljine i debljine može protjecati struja bilo koje jakosti. Jedini je uvjet da električni vod bude ohlađen na dovoljno nisku temperaturu.

Supravodljive su zavojnice, ili – bolje rečeno – supravodljivi magneti našli svoje mjesto u mnogim uređajima, a ponajviše u svima nam poznatim dijagnostičkim uređajima za magnetsku rezonanciju. Veliki izazov supravodljivim materijalima je ITER, prvi uređaj u kojem se smjera ostvariti nuklearna fuzija. Problem je očit: kako održati magnete na temperaturi mnogo nižoj od ledišta vode kad oni moraju biti blizu plazme ugrijane na mnogo milijuna stupnjeva?

I još jedna fantazija: ostvari li se san svih fizičara koji se bave supravodljivošću – pronađu li svoj “sveti gral”, kako reče profesor Barišić – te postignu supravodljivost pri sobnoj temperaturi, bit će moguće prenositi električnu energiju s bilo kojeg na bilo koji kraj svijeta bez ikakvih gubitaka. No što je fantazija? “Dovoljno razvijena tehnologija ne može se razlikovati od magije”, poznate su riječi Arthura C. Clarkea iz njegove knjige Profiles of the Future. Eto to.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je i 13 znanstveno-popularnih knjiga od kojih je posljednju, „The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life“ (izišlu 2018. godine), napisao na engleskom jeziku. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.