Сверхпроводимость материалов

ЧТО ТАКОЕ СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ?
Загадочные квантовые явления до сих пор удивляют исследователей своим невообразимым поведением. Что такое сверхпроводимость? Сверхпроводимость – это квантовое явление протекания электрического тока в твердом теле без потерь, то есть при строго нулевом электрическом сопротивлении тела.

Явление сверхпроводимости впервые открыл в 1911 г. голландский физик Хейке Камерлинг-Оннес, исследуя зависимость электрического сопротивления металлов от температуры.
В 1908 г. ему удалось получить жидкий гелий.
В 1912 году были обнаружены ещё два металла, переходящие в сверхпроводящее состояние при низких температурах: свинец и олово.
Впоследствии были открыты и другие сверхпроводники.

ОПИСАНИЕ. ЯВЛЕНИЕ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ.
Сверхпроводимостью обладают металлы и их сплавы, полупроводники, а также керамические материалы и иные вещества. Существуют даже сверхпроводящие сплавы и материалы, у которых один из элементов или все элементы, входящих в его состав, могут и не быть сверхпроводниками.
Например, сероводород, славы ртути с золотом и оловом.

Сверхпроводящее состояние в материале возникает не постепенно, а скачкообразно – при достижении температуры ниже критической. Выше этой температуры металл, сплав или иной материал находится в нормальном состоянии, а ниже ее – в сверхпроводящем. Для некоторых веществ переход в сверхпроводящее состояние становится возможным при определенных внешних условиях, например, по достижении определенного значения давления.

ТЕОРИЯ БКШ. ПЕРВОЕ КАЧЕСТВЕННОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ЯВЛЕНИЮ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ БЫЛО ПРЕДЛОЖЕНО В РАМКАХ ТАК НАЗЫВАЕМОЙ ТЕОРИИ БКШ, ПОСТРОЕННОЙ АМЕРИКАНСКИМИ ФИЗИКАМИ ДЖОНОМ БАРДИНОМ, ЛЕОНОМ КУПЕРОМ И ДЖОНОМ ШРИФФЕРОМ.
Эта теория выходит из предположения, что между электронами при определенных условиях может возникать притяжение. Притяжение, которое обусловлено различными возбуждениями, в первую очередь
– колебаниями кристаллической решетки, способно создавать
«куперовские пары» — связанные состояния двух электронов в кристалле.

Явление сверхпроводимости может быть продемонстрировано на практике. Если взять проводник, закольцевать его, сделав замкнутый электрический контур, охладить его до температуры ниже критической и подвести к нему электрический ток, а после чего убрать источник электрического тока, то электрический ток в таком проводнике будет существовать неограниченно долгое время.

До 1986 года, когда были открыты высокотемпературные сверхпроводники, считалось, что явление сверхпроводимости может наблюдаться лишь при температурах, близких к абсолютному нулю.
В 2014 году британские и американские учёные представили миру рекордсмена: они показали, что обыкновенный сероводород способен при давлении в 1,8 миллиона атмосфер и температуре -83,15 °C (190 кельвинов) проводить электричество практически без сопротивления.

Благодаря сверхпроводимости некоторые
Материалы проводят электричество
Почти с нулевыми потерями. Одно из применений
Этого феномена – создание сверхмагнитов.Их используют
Уже больше полувека почти во всех крупных ускорителях
Типа ТОКАМАК, адроном коллайдере и циклотронах.

ПЕРСПЕКТИВЫ
В днище вагонов поезда установлены сверхпроводящие электромагниты , охлаждаемые жидким гелием . При движении поезда в алюминиевых полосах-рельсах наводятся токи, в свою очередь создающие магнитные поля.
В электронике сверхпроводимость найдет широкое применение в компьютерных технологиях. Потенциально наиболее выгодное промышленное применение сверхпроводимости связано с генерированием, передачей и эффективным использованием электроэнергии. Еще одно перспективное применение сверхпроводников – в генераторах тока (от мощных электростанций до обычных ветряных установок) и электродвигателях. С развитием СП-технологий сверхпроводящие двигатели найдут широкое применение также и в самолетах и на автомобильном транспорте.