Bir süperiletken, belirli bir eşik sıcaklığının altına soğutulduğunda, malzeme tüm elektrik direncini önemli ölçüde kaybeden bir element veya metalik alaşımdır. Prensip olarak, süperiletkenler elektrik akımı enerji kaybı olmadan akmak (pratikte ideal bir süperiletkenin üretilmesi çok zor olsa da). Bu akım türüne aşırı akım denir.
Bir malzemenin süperiletken duruma geçtiği eşik sıcaklığı, Tckritik sıcaklık anlamına gelir. Tüm malzemeler süperiletkenlere dönüşmez ve her birini yapan malzemelerin kendi değerleri vardır. Tc.
Süperiletken Çeşitleri
- Tip I süperiletkenler oda sıcaklığında iletken olarak işlev görür, ancak aşağıda soğutulduğunda Tc, malzemenin içindeki moleküler hareket, akım akışının engelsiz hareket edebileceği kadar azalır.
- Tip 2 süperiletkenler oda sıcaklığında özellikle iyi iletkenler değildir, bir süperiletken durumuna geçiş Tip 1 süperiletkenlerden daha kademelidir. Durumdaki bu değişikliğin mekanizması ve fiziksel temeli şu anda tam olarak anlaşılmış değildir. Tip 2 süperiletkenler tipik olarak metalik bileşikler ve alaşımlardır.
Süperiletkenin Keşfi
Süperiletkenlik ilk olarak 1911'de, ona 1913 Nobel Fizik Ödülü'nü kazanan Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes tarafından civa yaklaşık 4 dereceye kadar soğutulduğunda keşfedildi. O zamandan bu yana, bu alan büyük ölçüde genişlemiş ve 1930'larda Tip 2 süperiletkenler de dahil olmak üzere diğer birçok süperiletken biçimi keşfedilmiştir.
Süperiletkenliğin temel teorisi olan BCS Teorisi, bilim insanlarını (John Bardeen, Leon Cooper ve John Schrieffer) 1972 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı. 1973 Nobel Fizik Ödülü'nün bir kısmı, süperiletkenlikle çalışmak için Brian Josephson'a gitti.
Ocak 1986'da Karl Muller ve Johannes Bednorz, bilim adamlarının süperiletkenleri nasıl düşündüklerini kökten değiştiren bir keşif yaptılar. Bu noktadan önce, anlayış süperiletkenliğin yalnızca yakınına soğutulduğunda ortaya çıkmasıydı. tamamen sıfırancak bir baryum, lantan ve bakır oksit kullanarak, yaklaşık 40 derece Kelvin'de bir süper iletken olduğunu keşfettiler. Bu, çok daha yüksek sıcaklıklarda süperiletken olarak işlev gören malzemeleri keşfetmek için bir yarış başlattı.
O zamandan bu yana, ulaşılan en yüksek sıcaklıklar yaklaşık 133 derece Kelvin idi (ancak yüksek bir basınç uyguladıysanız 164 dereceye kadar Kelvin alabilirsiniz). Ağustos 2015'te Nature dergisinde yayınlanan bir makale, yüksek basınç altındayken 203 derece Kelvin sıcaklıkta süperiletkenlik keşfini bildirdi.
Süperiletkenlerin Uygulamaları
Süperiletkenler çeşitli uygulamalarda kullanılır, ancak en önemlisi Büyük Hadron Çarpıştırıcısının yapısı dahilinde. Yüklü parçacık ışınlarını içeren tüneller, güçlü süper iletkenler içeren tüplerle çevrilidir. Süperiletkenlerden geçen süper akımlar, yoğun bir manyetik alan oluşturur. elektromanyetik indüksiyon, ekibi istediğiniz gibi hızlandırmak ve yönlendirmek için kullanılabilir.
Ayrıca, süperiletkenler Meissner etkisi İçindeki tüm manyetik akıyı iptal ederler, mükemmel diyamanyetik hale gelirler (1933'te keşfedildi). Bu durumda, manyetik alan çizgileri aslında soğutulmuş süperiletkenin etrafında hareket eder. Kuantum levitasyonunda görülen kuantum kilitleme gibi manyetik levitasyon deneylerinde sıklıkla kullanılan süperiletkenlerin bu özelliğidir. Başka bir deyişle, eğer Geleceğe Dönüş tarzı uçan kaykaylar hiç gerçeğe dönüşüyor. Daha az sıradan bir uygulamada, süperiletkenler modern ilerlemelerde rol oynar manyetik kaldırma trenleriBu, elektriğe dayalı yüksek hızlı toplu taşıma için güçlü bir olasılık sağlar ( uçaklar, arabalar ve kömürle çalışanlar gibi yenilenemeyen mevcut seçeneklerin aksine trenler.
Tarafından düzenlendi Anne Marie Helmenstine, Doktora