إن الحالة الخاصة – عندما تشبه الفيرميونات في سلوكها البوزونات – هي تيار كهربائي في المعدن ولأن الإلكترونات في المدارات الأبعد لذرات المعدن هي ضعيفة الرابطة، فبالإمكان أن تكسر الرابطة لتتحرر. وإذا سلطت الفولتية بين نهايتي المعدن باستخدام بطارية، فكل الإلكترونات المتحررة والتي لا تحصى ستتموج خلال المادة كتيار كهربائي⁽⁵⁾.

والإلكترونات هي بالتأكيد فيرميونات. مما يعني أنها غير اجتماعية. وتصور سلماً خشبياً مع درجات موافقة لحالات الطاقة العالية. فالإلكترونات سوف تملأ المدارات الشبيهة بالعتبات باثنين في وقت واحد من الأسفل (تزدحم البوزونات بنجاح على المدارات السفلى). إن الحاجة لفصل المدار بزوج من الإلكترونات يعني ان إلكترونات المعدن لديها طاقة أعلى من المعدل. لكن هناك أحداث غريبة تحصل عند تبريد المعدن إلى درجة قرب الصفر المطلق، وهي الحرارة الأكثر انخفاضاً. عادة كل إلكترون يسافر خلال المعدن بشكل مستقل بالكامل عن بقية الإلكترونات. وبينما تنخفض درجة الحرارة، فذرات المعدن تتذبذب ببطء أكبر. وبالإضافة إلى ان الذرات أكبر ضخامة آلاف المرات من الإلكترونات، فالقوة الكهربائية الجذبية بين الإلكترون وذرة المعدن كافية لجر الذرة باتجاهها إذا مر قربها الإلكترون ⁽⁶⁾. والذرات المسحوبة بدورها تسحب إلكتروناً آخر. وبهذه الطريقة، يجذب إلكترون واحد إلكتروناً آخر عبر ذرة المعدن. هذا التأثير يغير بعنف طبيعة جريان التيار عبر المعدن. وبدلاً من كونه مؤلفاً من إلكترونات مفردة، فإنه يتألف من إلكترونات زوجية تعرف بازواج كوبر. ولكن الإلكترون في كل زوج كوبر يبرم بأسلوب معاكس ويلغي أحده الآخر. ان ازواج كوبر هي بوزونات!

ان زوج كوبر شيء مدهش والإلكترونان اللذان يكونان هذا الزوج ربما لا يكونان قريبين من بعضهما البعض في المعدن. وسيكون من السهل وجود آلاف الإلكترونات بين أحد زوجي الكوبر وشريكه. هذا هو تفصيل حاسم، وعلى كل حال فالمفتاح هنا هو ان زوج كوبر هو بوزون وعند درجة حرارة غاية في الانخفاض للموصلية الفائقة فإن كل البوزونات تزدحم في نفس الحالة، وتسلك سلوكاً وكأنه مفرد؛ أي كوحدة لا تقاوم.

_________________________________

هوامش

(5) لماذا لا نتحدث عن المعدن؟ الشرح الكامل يتطلب نظرية كمية، لكن ببساطة الإلكترونات الموصلة والمنزوعة تشكل غيمة مشحونة سالبة تتخلل المعدن. إن الانجذاب بين هذه الغيمة وأيونات المعدن المنزوعة الإلكترون والمشحونة موجباً هي التي تلصق المعدن مع بعضه البعض.

(6) بصراحة، الذرات هي ايونات موجبة، والاسم أعطي لذرات فقدت الكترونات.

مواضيع ذات صلة

Thermal conductivity

Molecular diffusion

Ionic conductivity

The drift speed

Electrical transients

الشرر المقدس

الحقول الكهربية والشرر

الخلق غير المرئي

عجائب الكهرباء

مصادر الطاقة الكهربائية

النقل الكهربائي وقانون أوم

مبردات الهواء