Superkonduktor mampu mengalirkan arus listrik tanpa hambatan, namun sebagian besar material tersebut hanya berfungsi pada suhu beberapa derajat di atas nol mutlak. Pada akhir dasawarsa 1980-an, para ilmuwan menemukan bahwa bahan berbasis tembaga yang disebut cuprate dapat menjadi superkonduktor pada suhu yang lebih tinggi dan dapat dicapai menggunakan cairan nitrogen yang terjangkau. Meskipun demikian, hampir empat dekade kemudian para fisikawan masih belum sepakat mengenai alasan di balik fenomena tersebut.
Meneliti Elektron yang Hilang
Inti dari misteri superkonduktivitas suhu tinggi pada cuprate adalah kondisi aneh yang disebut sebagai pseudogap. Menurut Milan Allan dari Ludwig Maximilian University of Munich, pseudogap merupakan sebuah fenomena hilangnya elektron. Di atas suhu tempat cuprate bertransformasi menjadi superkonduktor, sebagian elektron tampak lenyap karena pengukuran menunjukkan jumlah yang jauh lebih sedikit pada tingkat energi yang seharusnya mereka tempati. Peneliti utama studi dari Utrecht University di Belanda, Ingmar Swart, turut memimpin tim bersama Allan dalam riset yang diterbitkan dalam jurnal Science ini.
Selama puluhan tahun, para fisikawan telah mengemukakan dua penjelasan utama yang saling bersaing untuk memecahkan teka-teki tersebut. Hipotesis pertama menduga bahwa elektron-elektron terjebak dalam suatu bentuk struktur tertentu, di mana elektron membeku menjadi pola-pola seperti gelombang kerapatan muatan, sementara superkonduktivitas berkembang secara terpisah. Penjelasan alternatif justru mengaitkan fenomena ini secara erat dengan superkonduktivitas itu sendiri. Pasangan elektron yang dikenal sebagai pasangan Cooper bertindak sebagai pembawa arus dalam sebuah superkonduktor, dan jika pasangan ini muncul saat material mendingin sebelum menjadi superkonduktor, mereka dapat menjadi prasyarat terjadinya superkonduktivitas.
Mendengarkan Derau Listrik
Upaya untuk menyelesaikan perdebatan tersebut terbukti sangat sulit karena banyak tanda eksperimental yang berbeda tercampur di dalamnya. Berbagai instrumen memang mampu mendeteksi sesuatu, namun pembacaan yang dihasilkan tidak pernah memberikan hasil yang konklusif dan cenderung membingungkan. Guna mengatasi hambatan itu, para peneliti membutuhkan sebuah cara untuk mengamati pasangan elektron secara langsung.
Tim peneliti akhirnya berhasil menemukan solusi atas kebuntuan tersebut dengan cara mendengarkan derau atau retakan listrik yang samar dari arus yang mengalir masuk ke dalam bahan cuprate.
Sumber: Ars Technica - All content
