Een uitzonderlijke vondst, aangezien natuurlijke supergeleidende materialen zelden worden aangetroffen.
Amerikaanse wetenschappers hebben een mooie primeur te pakken. Ze hebben namelijk voor het eerst natuurlijk voorkomende supergeleidende korrels ontdekt die schuilgingen in buitenaards gesteente. Een uitzonderlijke vondst. “Supergeleidende materialen die op natuurlijke wijze zijn ontstaan, zijn heel zeldzaam,” aldus onderzoeker James Wampler.
Supergeleiding
Je vraagt je misschien af wat supergeleiding precies is. Supergeleiding is een verzameling van fysische eigenschappen die zorgt voor een ‘perfecte’ elektrische geleiding. Dit betekent dat onder meer alle elektrische weerstand in het materiaal verdwijnt. Wat je je erbij moet voorstellen, is dit. Als er stroom op gang gebracht wordt in een gesloten kring die bestaat uit supergeleidend materiaal, zal deze stroom ook zonder aangelegde elektrische spanning blijven rondlopen. “Supergeleidende materialen worden echter pas supergeleidend beneden een bepaalde (meestal zeer lage) temperatuur,” legt Wampler desgevraagd aan Scientias.nl uit. “Dit wordt ook wel de kritische temperatuur genoemd. Dit punt varieert echter van materiaal tot materiaal. Omdat het alleen op gang wordt gebracht bij kou, kunnen we bijvoorbeeld geen supergeleiders in ons energienet gebruiken om elektriciteit naar onze huizen te vervoeren.”
Supergeleidende materialen worden vooral toegepast waar het gunstig is om absoluut geen elektrische verliezen te hebben. Het bekendste voorbeeld is wellicht de MRI-scanner die je in het ziekenhuis aantreft, maar ook bijvoorbeeld de ondergrondse deeltjesversneller Large Hadron Collider. Over het algemeen worden supergeleiders gebruikt vanwege hun vermogen om extreem krachtige magnetische velden te creëren.
Op aarde zijn natuurlijk voorkomende supergeleidende materialen ontzettend zeldzaam. Vaak moet het materiaal hier namelijk speciaal voor behandeld worden. Maar hoe zit dat eigenlijk in het heelal? De ruimte is een barre en weerbarstige plek, waardoor er in sommige extreme omgevingen mogelijk bepaald materiaal kan ontstaan dat nooit het levenslicht op onze aarde had kunnen zien. Daarom besloten de onderzoekers in hun studie op aarde neergestort meteorieten te bestuderen. “Meteorieten zijn bijzonder veelbelovende objecten om naar ongebruikelijke materialen te zoeken, omdat ze onder extreme omstandigheden zijn gevormd,” licht Wampler toe. “Ze kunnen zijn gevormd onder hoge druk of extreme temperaturen, kunnen hevige schokken zijn ondergaan of blootgesteld zijn aan grote hoeveelheden straling. Dit kan leiden tot de vorming van materialen die niet van nature op aarde voorkomen en mogelijk zelfs niet in laboratoria kunnen worden vervaardigd.”
Meteorieten
Op het eerste gezicht lijkt dit een vrij hopeloze missie. In het verleden hebben onderzoekers namelijk al eens geprobeerd om supergeleidende materialen in meteorieten te openbaren, maar die inspanningen liepen helaas op niets uit. Toch lieten Amerikaanse wetenschappers zich niet van de wijs brengen. Met behulp van een ontzettend gevoelige meettechniek genaamd magnetic field modulated microwave spectroscopy (MFMMS) analyseerden ze brokstukken afkomstig van vijftien verschillende meteorieten die zorgvuldig gekozen waren uit de tienduizenden meteorieten die ooit op aarde zijn neergeploft. Vervolgens ging het team op zoek naar sporen van supergeleiding. Bij twee meteorieten was het raak: een meteoriet bestaande uit ijzersulfide genaamd ‘Mundrabilla’ gevonden in 1911 in Australië (en tevens één van de grootste meteorieten die ooit is gevonden) en de ureiliet-meteoriet ‘GRA 95205’ die in 1995 in Antarctica opdook.
Supergeleidende korrels
Na een grondige analyse blijken de twee meteorieten supergeleidende korrels te bevatten. Een zeer opmerkelijke vondst. “We waren eigenlijk op zoek naar nieuwe supergeleidende materialen,” vertelt Wampler. “Maar wat we vonden was geen nieuwe supergeleider (lood, indium en tin en legeringen zoals lood-tin staan bekend als supergeleidend), maar dat we dit aantroffen in een meteoriet is echt nieuw; nog niet eerder hebben wetenschappers supergeleidende korrels in meteorieten aangetroffen.” Bovendien vertelt de vondst ons meer over sommige stellaire objecten. “Het betekent dat er in de ruimte mogelijk gebieden bestaan waar de temperatuur dermate laag is, dat dergelijke supergeleidende materialen van nature ontstaan,” legt Wampler uit. “Dit zou de magnetische velden in stellaire objecten kunnen verklaren.” Op de vraag hoe de supergeleidende korrels precies in de twee meteorieten terecht is gekomen, moeten de onderzoekers ons het antwoord schuldig blijven.
De vraag is natuurlijk of onderzoekers mogelijk in de toekomst nog meer supergeleidende korrels in meteorieten zullen aantreffen. “Dat is moeilijk te zeggen,” antwoordt Wampler. “Dit zijn niet de eerste meteorieten die we aan een inspectie hebben onderworpen. Onze collega heeft een zorgvuldige selectie gemaakt bestaande uit vijftien meteorieten uit verschillende klasse en bovendien hebben we ook al eerder een verzameling van micrometeorieten bestudeerd. Van dat alles hebben we maar twee meteorieten gevonden die supergeleidende korrels bevatten.” Toch sluit de onderzoeker niet uit dat veel meer meteorieten mogelijk over dit soort korrels beschikken. “De twee positief geteste meteorieten lijken helemaal niet op elkaar,” legt Wampler uit. “Dit impliceert dat er waarschijnlijk meer meteorieten zijn met supergeleidende korrels. Het is echter nu nog moeilijk te zeggen hoe vaak deze materialen voorkomen. We zullen in de toekomst nieuwe monsters – zowel natuurlijke als synthetische – blijven onderzoeken.”
