Mokslas palengvina: kas yra superlaidininkas?

pateikė

Magnetinės medžiagos gumulas plaukia virš superlaidininko. Magnetinis laukas sukelia superlaidininkų sroves, kurios sukuria vienodą ir priešingą lauką, subalansuodamos kubo gravitaciją. Kreditas: Vaizdo leidimas iš Oak Ridge nacionalinės laboratorijos.

Ką dauguma žmonių mano apie „normalią“ temperatūrą. Visų medžiagų elektrinis atsparumas yra tam tikras. Tai reiškia, kad jie priešinasi elektros srovei taip pat, kaip ir siauri vamzdžiai. Dėl pasipriešinimo dalis energijos prarandama kaip šiluma, kai elektronai juda per mūsų prietaisų elektroninius prietaisus, tokius kaip kompiuteriai ar mobilieji telefonai. Daugumai medžiagų šis atsparumas išliks, net jei medžiaga bus atvėsinta iki labai žemos temperatūros. Išimtis yra superlaidžios medžiagos. Superlaidumas yra kai kurių medžiagų savybė praleidžiant nuolatinės srovės (DC) elektrą neprarandant energijos, kai ji atvėsinama žemiau kritinės temperatūros (žinoma kaip T.CŠios medžiagos taip pat atbaido magnetinius laukus, kai jie pereina į superlaidžią būseną.

Superlaidumas yra vienas įdomiausių gamtos kvantinių reiškinių. Jis buvo atrastas daugiau nei prieš 100 metų gyvsidabre, kuris atvėso iki skysto helio temperatūros (apie –452 ° F, vos kelių laipsnių aukščio). absoliutus nulisAnksčiau mokslininkai galėjo paaiškinti, kas vyksta esant superlaidumui. Tačiau kodėl ir kaip superlaidumas buvo paslaptis beveik 50 metų.

1957 m. Trys Ilinojaus universiteto fizikai kvantine mechanika apibūdino mikroskopinio superlaidumo mechanizmą. Jie siūlo radikaliai naują teoriją, kaip neigiamai įkrauti elektronai, kurie paprastai atstumia kartu, sudaro poras po T.CŠiuos suporuotus elektronus sujungia atomo lygio vibracijos, vadinamos fotonais, ir apskritai abu jie gali judėti per medžiagą be pasipriešinimo. Už atradimus šie mokslininkai 2017 metais buvo apdovanoti Nobelio fizikos premija. 1972 metai

Atradus superlaidumą gyvsidabre, šis reiškinys pastebėtas ir kitose medžiagose esant labai žemai temperatūrai. Medžiaga susideda iš daugelio metalų ir Lydinys Iš niobio ir titano, kuriuos galima lengvai pagaminti iš vielos Maitinimo kabeliai kelia naujų superlaidumo tyrimų iššūkių. Elektrinių varžų trūkumas superlaidininkuose reiškia, kad jie gali valdyti labai dideles sroves, tačiau virš „kritinės srovės“ elektronų poros suyra ir superlaidumas sunaikinamas. Techniškai laidai atvėrė visiškai naujas superlaidininkų, įskaitant žaizdas, ritinius, kad sukurtų galingus magnetus. Aštuntajame dešimtmetyje mokslininkai naudojo superlaidžius magnetus, kad generuotų aukštus magnetinius laukus, reikalingus vaizdavimo mašinoms kurti. Naudodamiesi magnetinio rezonanso tomografija (MRT), mokslininkai neseniai išleido superlaidžius magnetus, norėdami nukreipti elektronų pluoštus sinchrotronuose ir greitintuvus mokslo vartotojų patalpose.

1986 m. Mokslininkai atrado naujo tipo vario oksido medžiagą, pasižyminčią superlaidumu. Tačiau esant aukštesnei temperatūrai nei metalai ir lydiniai praėjusio amžiaus pradžioje Šios medžiagos vadinamos aukštos temperatūros superlaidžiais. Nors juos dar reikia atvėsinti. Bet jie yra superlaidininkai, esant kur kas šiltesnei temperatūrai – kai kurie aukštesnėje nei skysto azoto (-321 ° F) temperatūroje. Atradimas žada naujos technologijos revoliuciją. Mokslas gali rasti superlaidžių medžiagų kambario temperatūroje ar aplink ją.

Nuo tada buvo atrasti nauji aukštos temperatūros superlaidininkai, naudojant išsilavinusius spėjimus kartu su bandymais ir klaidomis, įskaitant geležies pagrindu pagamintos medžiagos tipą. Tačiau akivaizdu, kad metalų ir lydinių superlaidumo mikroskopinė teorija netaikoma daugumai šių naujų medžiagų, todėl superlaidumo paslaptis vėlgi sukėlė mokslo bendruomenei pastaruoju metu eksperimentą su naudojamomis medžiagomis. Vandenilis esant labai aukštam slėgiui patvirtino superlaidininkų teorines prognozes esant beveik kambario temperatūrai.

Superlaidūs faktai

  • Superlaidumas buvo atrastas 1974 m. 1911 m. Penktadienis, autorius Heike Kamerlingh-Onnes Už šį atradimą, helio suskystinimą ir kitus pasiekimus 1913 m. Jis buvo apdovanotas Nobelio fizikos premija.
  • Už superlaidumo tyrimus skiriamos penkios Nobelio fizikos premijos (1913, 1972, 1973, 1987 ir 2003).
  • Apie pusė periodinės lentelės elementų rodo jų superlaidumą žemoje temperatūroje. Tačiau superlaidumo programos dažniausiai naudoja lydinius, kurie yra lengviau naudojami arba pigesni. Pavyzdžiui, MRT aparate naudojamas niobis ir titano lydinys.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Stalo pusbrolis gali padaryti įkraunamas baterijas greitesnes ir saugesnes

Neutronų sklaida buvo naudojama tiriant netaisyklingą akmens druską, kuri gali būti naudojama kuriant saugesnius, greitesnius akumuliatorių įkrovimo anodus. Paskola: ORNL / ill il...

Naudojant cheminį perdirbimą, kad būtų išvengta milijonų tonų atliekų

Kasmet sąvartynuose išverdama 3,5 milijono tonų sauskelnių. Šių vystyklų viduje esanti superabsorbuojanti medžiaga yra sudaryta iš polimerų matricos, kuri plečiasi po drėgmės. Polimerai yra...

Čempiono tamsioji skylė atstūmė Flerą nuo mūsų, tačiau jo didžiulė galia nukreipia atgal į mūsų vadovą

Beveik palaipsniui matomas šokiruojantis dujų diskas aplink juodąją skylę įgauna dvipusę išvaizdą. Pernelyg didelė juoda gravitacija keičia šviesos kelius iš skirtingų disko dalių...

Naujasis FORCE modelis aiškiai numato, kaip audros ir pakilęs jūros lygis paveiks pakrantes.

Perranporto paplūdimys Šiaurės Kornvalyje (JK) buvo paveiktas stiprių audrų ir kylančio jūros lygio. Kreditas: Plimuto universitetas Viso pasaulio pakrančių bendruomenės vis dažniau susiduria su...

Kaip ūdrų raumenys įgalina šaltą vandens gyvenimą

Ūdra plaukioja vandens paviršiumi. Kreditas: Tray Wright / Teksaso A&M universitetas (vaizdas gautas pagal USFWS leidimą Nr. Marine-Mammal Nr. MA-043219 R. Davisui) ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.