筑波大學的研究人員提供了一種新的解釋，說明在磁場消失后超導體如何在不損失能量的情況下恢復到先前狀態(tài)。這項工作可能會導致新的超導理論和更環(huán)保的配電系統(tǒng)。

超導體是一類具有驚人性能的材料，它能夠以零電阻導電。實際上，電流可以無限期地繞過超導線環(huán)。問題是這些材料必須保持非常冷，即使如此，強磁場也會導致超導體恢復正常狀態(tài)。

曾經(jīng)假定由磁場引起的超導到法向轉(zhuǎn)變不容易逆轉(zhuǎn)，因為能量將通過焦耳加熱的常規(guī)過程消散。通過這種機制，普通電線中的電阻將電能轉(zhuǎn)化為熱量，這使我們能夠使用電爐灶或空間加熱器。

筑波大學計算科學中心量子凝聚態(tài)物理系教授小泉博康解釋說：“焦耳熱通常被認為是消極的，因為它浪費能量，甚至會導致過載的導線熔化。” “但是，很長一段時間以來，從實驗中已經(jīng)知道，如果消除磁場，載流超導體實際上可以恢復到以前的狀態(tài)而不會損失能量，”

現(xiàn)在，小泉教授對此現(xiàn)象提出了新的解釋。在超導狀態(tài)下，選舉配對并同步運動，但是這種同步運動的真正原因是存在所謂的“貝里連接”，其特征是拓撲量子數(shù)。它是一個整數(shù)，如果不為零，則電流流動。因此，通過將該數(shù)字更改為零而無需焦耳加熱，可以突然關(guān)閉該超電流。

現(xiàn)代電磁理論的創(chuàng)始人詹姆斯·克萊克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)曾經(jīng)提出過類似的分子渦旋模型，該模型想象空間中的電流以微小的圓圈旋轉(zhuǎn)。由于一切都以相同的方式旋轉(zhuǎn)，這使麥克斯韋想起了“空轉(zhuǎn)輪”，這是機器上用于此目的的齒輪。

小泉教授說：“令人驚訝的是，電磁的早期模型，例如麥克斯韋的惰輪，可以幫助我們解決今天出現(xiàn)的問題。” “這項研究可能有助于開創(chuàng)未來，以理想的效率將能源從發(fā)電廠輸送到家庭。”