정용환 기자
특정 물질을 극저온 상태로 냉각하면 전기 저항이 사라지고 높은 전도성을 가진 초전도라고 불리는 상태가 되는 것으로 알려져 있다. 초전도는 리니어 모터카나 MRI 등에 응용되고 있지만 물질이 도전성을 획득하는 메커니즘을 설명할 수 있는 이론은 발견되지 않았다. 미시간대학 연구팀이 새로 슈퍼컴퓨터를 이용해 기존 이론으로 초전도를 설명할 수 있는 건 알려진 물질 50%라는 결과를 도출했다.
초전도라는 물리 현상은 1900년대 초반 발견된 것으로 이후 1950년경 역방향 스핀을 갖는 쿠퍼쌍이 생기는 것으로 전류가 자유롭게 왕래할 수 있게 된다는 초전도 메커니즘을 설명하는 이론이 제창됐다. 하지만 이 이론이 적용되지 않는 비교적 고온에서 초전도성을 획득하는 물질이 복수 발견되고 있으며 모든 물질에 초전도를 설명할 수 있는 이론은 아직 확립되어 있지 않다.
연구팀에 따르면 초전도 메커니즘을 설명하기 위해선 전자와 스핀 상호 작용을 알아야 한다는 것. 연구팀은 실제로 상호 작용을 추구하기 위한 모델을 도출하고 슈퍼컴퓨터를 이용해 전자와 스핀간 상호작용을 조사했다.
그 결과 알려진 물질 50% 가량에는 역방향 스핀을 갖는 전자에 의해 도전성을 획득한다는 기존 이론이 적용됐다고 한다. 반면 나머지 50% 물질은 기존 이론에선 설명할 수 없어 전하 흔들림이 영향을 주고 있을 가능성이 나타났다. 연구팀은 초전도 메커니즘을 설명하는 한 가지 단순한 이론이 존재할 이유가 없다며 또 이번 연구 결과가 초전도 메커니즘 해명에 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
이석원 기자
