الموصلات الفائقة تنقل الكهرباء دون مقاومة، وهو إنجاز لا تحققه معظمها إلا على بضع درجات فوق الصفر المطلق - أي عند درجات حرارة تظل فيها "التطبيقات العملية" حلماً بعيد المنال. في أواخر الثمانينيات، وُجد أن مواد أساسها النحاس تُسمى الكوبريتات (cuprates) تصبح موصلة فائقة عند درجات حرارة أعلى، يمكن الوصول إليها بالنيتروجين السائل الرخيص. وبعد نحو 40 عاماً، لا يزال الفيزيائيون غير متفقين على السبب. هذا ما يحدث عندما تكتشف أن شيئاً ما يعمل قبل أن تفهمه - وهو موقف مألوف لكل من أصلح حاسوباً بإعادة تشغيله.

في دراسة حديثة نشرتها مجلة Science، وجد فريق بقيادة ميلان ألان من جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ وإنغمار سفارت من جامعة أوترخت في هولندا بعض الإجابات عبر الاستماع إلى الطقطقة الكهربائية الخافتة للتيار المتدفق إلى كوبريت. نعم، لقد استمعوا حرفياً إلى الضوضاء. الأمر ليس تماماً مثل "أطفئه ثم أعد تشغيله"، لكنه قريب من ذلك.

في قلب اللغز تكمن حالة غريبة تُسمى الفجوة الكاذبة (pseudogap). يقول ألان: "الفجوة الكاذبة ظاهرة إلكترونات مفقودة". فوق درجة الحرارة التي تصبح عندها الكوبريتات موصلة فائقة، يبدو أن بعض إلكتروناتها تختفي - فالقياسات تجد عدداً أقل بكثير منها عند الطاقات التي يُفترض أن تكون فيها. يقول ألان: "الجميع يعلم من مجسات مختلفة أن هناك هذه الإلكترونات المختفية، لكن لا أحد يعرف السبب". هذا هو المكافئ الفيزيائي لفقدان مفاتيحك والعثور عليها في آخر مكان تبحث فيه، إلا أن المفاتيح جسيمات أساسية والمكان الأخير حالة كمومية.

على مدى العقود، طرح الفيزيائيون تفسيرين رئيسيين متنافسين. الأول يفترض أن الإلكترونات تعلق في نوع من البنية - تتجمد في أنماط مثل موجات كثافة الشحنة - وأن الموصلية الفائقة تتطور بشكل منفصل. أما البديل فيربط الظاهرة ارتباطاً وثيقاً بالموصلية الفائقة. يقول ألان: "يعتقد آخرون أنها مفقودة لأنها تشكل أزواجاً". أزواج الإلكترونات، المسماة أزواج كوبر، هي التي تحمل التيار في الموصل الفائق. إذا ظهرت هذه الأزواج قبل أن تصبح المادة موصلة فائقة، فستكون شرطاً مسبقاً للموصلية الفائقة - أشبه بغرفة انتظار حيث توجد الأزواج لكنها لا تستطيع بعد التحرك معاً في خطوة واحدة. تخيل حلبة رقص حيث لكل شخص شريك لكن لا أحد يتفق على الرقصة.

إثبات ذلك كان صعباً للغاية. يقول ألان: "الكثير من البصمات التجريبية المختلفة تُجمَّع نوعاً ما داخل هذا". أدوات مختلفة ترى شيئاً ما، لكن قراءاتها، كما يقول ألان، ليست قاطعة أبداً. يقول: "إنها دائماً شيء غير متماسك نوعاً ما، يصعب الإمساك به". ما كان يحتاجه الباحثون هو طريقة لرؤية الأزواج مباشرة، وقد توصل ألان وزملاؤه إلى ذلك.

قرر الفريق الاستماع إلى ضوضاء الطلقات (shot noise) - التقلبات الدقيقة الناتجة عن وصول شحنات فردية تشكل تياراً كهربائياً. يقول ألان إنها تشبه قرع المطر على السطح. يقول ألان: "إذا تخيلت أن لديك قطرات مطر ثم فجأة تجعل القطرات أثقل بمرتين، سيكون هناك ضوضاء أكثر. مع الإلكترونات الأمر مشابه. إذا كان لديك إلكترونان يأتيان دائماً معاً، لأنهما مرتبطان بالتزاوج، فسيكون هناك ضوضاء أكثر". لذا في المرة القادمة التي يشتكي فيها أحدهم من ضوضاء الإلكترونيات، أخبره أنها قد تكون مجرد إلكترونات تتزاوج.

أجرى الباحثون هذا القياس بمجهر مسح نفقي، يمرر التيار بين طرف حاد كالإبرة وعينة كوبريت، مما سمح لهم بالاستماع إلى الضوضاء عند مستويات طاقة محددة ومواقع مختلفة على السطح. في الموصلات الفائقة التقليدية، ينتج التزاوج مضاعفة نظيفة للضوضاء. في الكوبريتات، الإشارة أضعف بكثير، لأن الإلكترونات الفردية تستمر في التدفق جنباً إلى جنب مع الأزواج. إنه مثل محاولة سماع دويتو في غرفة مزدحمة حيث معظم الناس يغنون منفردين.

استغرق جعل الأداة حساسة بما يكفي لتمييز الأزواج سنوات. يقول ألان: "ما تطلبه الأمر هو طلاب موهوبون ومثابرون عملوا لسنوات، لا أعرف،