Свръхпроводникът е елемент или метална сплав, който, когато се охлади под определена прагова температура, материалът драматично губи всяко електрическо съпротивление. По принцип свръхпроводниците могат да позволят електрически ток да тече без никаква загуба на енергия (въпреки че на практика идеалният свръхпроводник е много труден за производство). Този тип ток се нарича свръхток.
Праговата температура, под която материал преминава в състояние на свръхпроводник, е означена като T° С, което означава критична температура. Не всички материали се превръщат в свръхпроводници, а материалите, които имат, имат своя собствена стойност T° С.
Видове свръхпроводници
- Свръхпроводници тип I действат като проводници при стайна температура, но при охлаждане отдолу T° С, молекулярното движение в материала намалява достатъчно, че потокът от ток може да се движи безпрепятствено.
- Свръхпроводниците тип 2 не са особено добри проводници при стайна температура, преходът в състояние на свръхпроводник е по-постепенен от свръхпроводниците тип 1. Понастоящем механизмът и физическата основа за тази промяна в състоянието не са напълно изяснени. Свръхпроводниците тип 2 обикновено са метални съединения и сплави.
Откриване на свръхпроводника
Свръхпроводимостта е открита за първи път през 1911 г., когато живакът е охладен до приблизително 4 градуса Келвин от холандския физик Хайке Камерлинг Онес, което му е спечелило Нобеловата награда за физика от 1913 г. През годините след това това поле значително се разшири и бяха открити много други форми на свръхпроводници, включително свръхпроводници тип 2 през 30-те години.
Основната теория за свръхпроводимостта, BCS Theory, спечелила учените - Джон Бардин, Леон Купър и Джон Шрифер - Нобеловата награда за физика от 1972 г. Част от Нобеловата награда за физика за 1973 г. отиде при Брайън Джоузефсън, също за работа със свръхпроводимост.
През януари 1986 г. Карл Мюлер и Йоханес Беднорц направиха откритие, което направи революция как учените мислят за свръхпроводници. Преди този момент разбирането беше, че свръхпроводимостта се проявява само при охлаждане до близо абсолютна нула, но използвайки оксид на барий, лантан и мед, те откриха, че той се превръща в свръхпроводник при приблизително 40 градуса Келвин. Това даде началото на състезание за откриване на материали, които функционират като свръхпроводници при много по-високи температури.
След десетилетия най-високите достигнати температури бяха около 133 градуса Келвин (макар че бихте могли да достигнете до 164 градуса Келвин, ако приложите високо налягане). През август 2015 г. документ, публикуван в списанието Nature, съобщава за откриването на свръхпроводимост при температура 203 градуса Келвин, когато е под високо налягане.
Приложения на свръхпроводници
Свръхпроводниците се използват в различни приложения, но най-вече в структурата на Големия адронен колайдер. Тунелите, които съдържат лъчите на заредени частици, са заобиколени от тръби, съдържащи мощни свръхпроводници. Свръхток, които преминават през свръхпроводниците, генерират интензивно магнитно поле, чрез електромагнитна индукция, които могат да се използват за ускоряване и насочване на екипа по ваше желание.
В допълнение, свръхпроводниците проявяват Ефект на Майснер в който те отменят целия магнитен поток вътре в материала, ставайки идеално диамагнетичен (открит през 1933 г.). В този случай линиите на магнитното поле всъщност обикалят около охладения свръхпроводник. Това свойство на свръхпроводници е често използвано в експерименти с магнитна левитация, като например квантовото заключване, наблюдавано при квантовата левитация. С други думи, ако Завръщане в бъдещето стилове за ховърбордове някога стават реалност. В по-малко светското приложение, свръхпроводниците играят роля в съвременния напредък на влакове за магнитна левитация, които осигуряват мощна възможност за високоскоростен обществен транспорт, който се основава на електричество (което може да бъде генерирани чрез използване на възобновяема енергия) за разлика от опциите за невъзобновяем ток като самолети, автомобили и въглища влакове.
Редактиран от Ан Мари Хелменстин, д-р