starea Meissner. Efectul Meissner și aplicarea sa practică

Un magnet într-o cupă supraconductoare înmuiată în azot lichid plutește ca Sicriul lui Mohamed...

Legendarul „Sicriul lui Mohamed” se încadrează în imaginea „științifică” a lumii din 1933 sub numele de „Efectul Meissner”.: situat deasupra supraconductorului, magnetul plutește și începe să leviteze. Fapt științific. Și „tabloul științific” (adică mitul celor care explică fapte științifice) este: „un câmp magnetic constant, nu prea puternic este împins dintr-o probă supraconductoare” - și totul a devenit imediat clar și de înțeles. Dar celor care își construiesc propria imagine asupra lumii nu le este interzis să creadă că au de-a face cu levitația. Cui îi place ce? Apropo, cei care nu sunt deranjați de „imaginea științifică a lumii” sunt mai productivi în știință. Despre asta vom vorbi acum.

Și Doamne șansă, inventatorul...

În general, observarea „efectului Meissner-Mohammed” nu a fost ușoară: era nevoie de heliu lichid. Dar în septembrie 1986, când G. Bednorz și A. Muller au raportat că supraconductibilitatea la temperatură înaltă era posibilă în probele ceramice bazate pe Ba-La-Cu-O. Acest lucru a contrazis complet „imaginea științifică a lumii” și băieții ar fi fost rapid respinși cu ea, dar „Sicriul lui Mohamed” a fost cel care a ajutat: fenomenul de supraconductivitate putea fi acum demonstrat în mod liber oricui și oriunde și toate celelalte explicații. a „tabloului științific al lumii” a contrazis și mai mult , apoi supraconductivitatea la temperaturi ridicate recunoscute rapid şi lor Premiul Nobel băieții ăștia l-au primit deja anul viitor! – Comparați cu fondatorul teoriei supraconductivității - Pyotr Kapitsa, care a descoperit supraconductivitatea în urmă cu cincizeci de ani și a primit Premiul Nobel cu doar opt ani mai devreme decât acești tipi...

Înainte de a continua, admira levitația Mohammed-Meissner în următorul videoclip.

Înainte de începerea experimentului, un supraconductor realizat din ceramică specială ( YBa 2 Cu 3 O 7's) se răcește prin turnarea de azot lichid pe ea, astfel încât să-și dobândească proprietățile „magice”.

În 1992, la Universitatea din Tampere (Finlanda), omul de știință rus Evgeniy Podkletnov a efectuat cercetări asupra proprietăților de ecranare a diferitelor câmpuri electromagnetice prin ceramică supraconductoare. Cu toate acestea, în timpul experimentelor, s-a descoperit, destul de întâmplător, un efect care nu se încadra în cadrul fizicii clasice. Podkletnov a numit-o „protejarea gravitației” și, împreună cu co-autorul său, a publicat un raport preliminar.

Podkletnov a rotit discul supraconductor „degerat” într-un câmp electromagnetic. Și apoi, într-o zi, cineva din laborator a aprins o țeavă și fumul care a intrat în zona de deasupra discului rotativ s-a repezit brusc în sus! Aceste. fumul de deasupra discului pierdea în greutate! Măsurătorile cu obiecte realizate din alte materiale au confirmat o presupunere care nu este perpendiculară, ci în general opusă „imaginei științifice a lumii”: s-a dovedit că este posibil să te protejezi de forța „atotpenetrantă” a gravitației universale!
Dar, spre deosebire de efectul vizual Meissner-Mahomet, claritatea aici a fost mult mai mică: pierderea în greutate a fost de maximum aproximativ 2%.

Raportul asupra experimentului a fost finalizat de Evgeniy Podkletnov în ianuarie 1995 și trimis lui D. Modanese, care i-a cerut să dea titlul necesar pentru citare în lucrarea sa „Analiză teoretică...”, care a apărut în biblioteca de preprint Los Alamos în Mai (hep-th/ 9505094) și aprovizionare baza teoretica la experimente. Așa a apărut identificatorul MSU - chem 95 (sau în transcrierea MSU - chemistry 95).

Articolul lui Podkletnov a fost respins de mai multe reviste științifice până când, în cele din urmă, a fost acceptat spre publicare (din octombrie 1995) în prestigiosul „Journal of Applied Physics”, publicat în Anglia (The Journal of Physics-D: Applied Physics, o publicație a Institutul de Fizică din Anglia). Părea că descoperirea era pe cale să asigure, dacă nu recunoașterea, atunci cel puțin interesul lumii științifice. Totuși, nu a ieșit așa.

Publicațiile departe de știință au fost primele care au publicat articolul. care nu respectă puritatea „imaginei științifice a lumii” - astăzi vor scrie despre omuleții verzi și farfuriile zburătoare, iar mâine despre antigravitație - ar fi interesant pentru cititor, indiferent dacă acest lucru se potrivește sau nu se potrivește în imaginea „științifică” a lumii.
Un reprezentant al Universității din Tampere a spus că problemele antigravitaționale nu au fost tratate între zidurile acestei instituții. Co-autorii articolului, Levit și Vuorinen, care au oferit suport tehnic, s-au temut de scandal, au renegat laurii descoperitorilor, iar Evgeniy Podkletnov a fost nevoit să retragă textul pregătit din revistă.

Cu toate acestea, curiozitatea oamenilor de știință a predominat. În 1997, o echipă NASA din Huntsville, Alabama, a repetat experimentul lui Podkletny folosind configurația lor. Testul static (fără rotirea discului HTSC) nu a confirmat efectul screening-ului gravitațional.

Cu toate acestea, nu se putea altfel: Fizicianul teoretician italian Giovanni Modanese, menționat anterior, în raportul său prezentat în octombrie 1997 la cel de-al 48-lea Congres al IAF (Federația Internațională de Astronautică), desfășurat la Torino, a remarcat, susținut de teorie, necesitatea utilizării unui disc ceramic HTSC cu două straturi. pentru a obține efectul cu diferite temperatura critică straturi (Cu toate acestea, Podkletnov a scris și despre asta). Această lucrare a fost dezvoltată ulterior în articolul „Anomalii gravitaționale de către superconductorii HTC: un raport teoretic de stare din 1999”. Apropo, există și o concluzie interesantă despre imposibilitatea construirii aeronavelor care utilizează efectul de „gravitație de ecranare”, deși rămâne o posibilitate teoretică de a construi lifturi gravitaționale - „ascensoare”

Curând, variațiile gravitației au fost descoperite de oamenii de știință chineziîn timpul măsurării modificărilor gravitației în procesul de completare eclipsa de soare, foarte puțin, dar confirmă indirect posibilitatea de a „proteja gravitația”. Așa a început să se schimbe imaginea „științifică” a lumii, adică. se creează un nou mit.

În legătură cu ceea ce s-a întâmplat, este oportun să punem următoarele întrebări:
- și unde au fost notorii „predicții științifice” - de ce nu a prezis știința efectul anti-gravitație?
- De ce hazardul decide totul? Mai mult, oamenii de știință înarmați cu o imagine științifică a lumii, chiar și după ce l-au mestecat și l-au băgat în gură, nu au reușit să repete experimentul? Ce fel de caz este acesta care vine la un cap, dar pur și simplu nu poate fi bătut în altul?

S-au distins și mai bine luptători ruși cu pseudoştiinţa care au fost conduse de militantul materialist Evgeniy Ginzburg până la sfârșitul zilelor sale. Profesor de la Institutul de Probleme Fizice care poartă numele. P.L. Kapitsa RAS Maxim Kagan a declarat:
Experimentele lui Podkletnov par destul de ciudate. La două conferințe internaționale recente despre supraconductivitate din Boston (SUA) și Dresda (Germania), unde am participat, experimentele sale nu au fost discutate. Nu este cunoscut pe scară largă de specialiști. Ecuațiile lui Einstein, în principiu, permit interacțiunea câmpurilor electromagnetice și gravitaționale. Dar pentru ca o astfel de interacțiune să devină vizibilă, este nevoie de energie electromagnetică colosală, comparabilă cu energia de odihnă a lui Einstein. Sunt necesari curenți electrici care sunt cu multe ordine de mărime mai mari decât cei realizabili în condițiile moderne de laborator. Prin urmare, nu avem capacități experimentale reale de a schimba interacțiunea gravitațională.
- Dar NASA?
-NASA are o mulțime de bani pentru dezvoltarea științifică. Ei testează multe idei. Ei testează chiar și idei foarte dubioase, dar atractive pentru un public larg... Studiem proprietățile reale ale supraconductorilor...»

– Deci iată: suntem realiști materialiști, iar acolo americanii semi-alfabetizați pot arunca bani în stânga și în dreapta pentru a-i face pe plac iubitorilor de ocultism și de alte pseudoștiințe, asta, spun ei, este treaba lor.

Cei interesați se pot familiariza cu lucrarea mai detaliat.

Pistol antigravitațional Podkletnov-Modanese

Schema „pistolului antigravitațional”

I-am călcat în picioare pe realiștii-compatrioți Podkletnov. Împreună cu teoreticianul Modanese a creat, la figurat vorbind, un pistol antigravitațional.

În prefața publicației, Podkletnov a scris următoarele: „Nu public lucrări despre gravitație în limba rusă, pentru a nu-mi face de rușine colegii și administrația. Sunt destule alte probleme la noi, dar pe nimeni nu-i interesează știința. Puteți folosi liber textul publicațiilor mele într-o traducere corectă...
Vă rog să nu asociați aceste lucrări cu farfurioare zburătoare și extratereștri, nu pentru că nu există, ci pentru că vă face să zâmbești și nimeni nu va dori să finanțeze proiecte haioase. Lucrarea mea asupra gravitației este o fizică foarte serioasă și experimente realizate cu atenție. Operăm cu posibilitatea de a modifica câmpul gravitațional local pe baza teoriei fluctuațiilor energiei în vid și a teoriei gravitației cuantice.».

Și așa, munca lui Podkletnov, spre deosebire de rusești, nu i s-a părut amuzantă, de exemplu, pentru compania Boeing, care a lansat cercetări ample pe acest subiect „amuzant”.

Un Podkletnov și Modanese a creat un dispozitiv care vă permite să controlați gravitația, mai precis – antigravitaţia . (Raportul este disponibil pe site-ul Los Alamos Laboratory). " „Impuls gravitațional controlat” vă permite să oferiți un efect de impact pe termen scurt asupra oricăror obiecte aflate la o distanță de zeci și sute de kilometri, ceea ce face posibilă crearea de noi sisteme de deplasare în spațiu, sisteme de comunicații etc.". Acest lucru nu este evident în textul articolului, dar ar trebui să acordați atenție faptului că acest impuls respinge, nu atrage, obiectele. Aparent, având în vedere că termenul „protecție gravitațională” nu este acceptabil în acest caz, doar faptul că cuvântul „antigravitație” este un „tabu” pentru știință, obligă autorii să evite folosirea lui în text.

La o distanta de la 6 la 150 de metri de instalatie, in alta cladire, masurand

Balon de vid cu pendul

dispozitive care sunt pendule obișnuite în baloane vidate.

Pentru fabricarea sferelor pendulului au folosit diverse materiale: metal, sticla, ceramica, lemn, cauciuc, plastic. Instalația a fost separată de instrumente de măsurare situat la o distanta de 6 m - 30 de centimetri zid de cărămidăși o tablă de oțel 1x1,2x0,025 m Sistemele de măsurare situate la o distanță de 150 m au fost îngrădite suplimentar cu un zid de cărămidă de 0,8 m în cadrul experimentului. Toate mărturiile lor au coincis.
Un microfon cu condensator a fost folosit pentru a determina caracteristicile pulsului gravitațional - în special spectrul său de frecvență. Microfonul a fost conectat la un computer și adăpostit într-o cutie sferică de plastic umplută cu cauciuc poros. A fost plasat de-a lungul liniei de țintire după cilindrii de sticlă și avea posibilitatea unor orientări diferite față de direcția axei de descărcare.
Impulsul a lansat pendulul, care a fost observat vizual. Timpul de întârziere pentru începutul oscilațiilor pendulului a fost foarte mic și nu a fost măsurat. Apoi oscilațiile naturale s-au stins treptat. Din punct de vedere tehnic, a fost posibil să se compare semnalul de la descărcare și răspunsul primit de la microfon, care are comportamentul tipic al unui impuls ideal:
Trebuie remarcat faptul că nu a fost detectat niciun semnal în afara zonei de aplicare și se pare că „fascicul de putere” avea limite clar definite.

O dependență a puterii pulsului (unghiul de deviere al pendulului) a fost descoperită nu numai de tensiunea de descărcare, ci și de tipul emițătorului.

Temperatura pendulelor nu s-a schimbat în timpul experimentelor. Forța care acționează asupra pendulilor nu depindea de material și era proporțională doar cu masa probei (în experiment de la 10 la 50 de grame). Pendule de diferite mase au prezentat o deviere egală la tensiune constantă. S-a dovedit un număr mare măsurători. Deviațiile în puterea impulsului gravitațional au fost descoperite și în zona de proiecție a emițătorului. Autorii asociază aceste abateri (până la 12-15%) cu posibile neomogenități ale emițătorului.

Măsurătorile pulsului în intervalul 3-6 m, 150 m (și 1200 m) de la configurația experimentală au dat, în cadrul erorilor experimentale, rezultate identice. Deoarece aceste puncte de măsurare, pe lângă aer, erau separate și de un zid gros de cărămidă, se poate presupune că impulsul gravitațional nu a fost absorbit de mediu (sau pierderile au fost nesemnificative). Energia mecanică „absorbită” de fiecare pendul depindea de tensiunea de descărcare. Dovada indirectă că efectul observat este de natură gravitațională este faptul stabilit al ineficienței ecranării electromagnetice. Cu efectul gravitațional, accelerația oricărui corp care experimentează un efect de impuls ar trebui, în principiu, să fie independentă de masa corpului.

P.S.

Sunt un sceptic și nu prea cred că acest lucru este posibil. Cert este că există explicații complet ridicole pentru acest fenomen, inclusiv în reviste de fizică, cum ar fi faptul că mușchii spatelui sunt atât de dezvoltați. De ce nu fesele?!

ŞI deci: compania Boeing a lansat cercetări ample pe acest subiect „ridicol”... Și este amuzant acum să ne gândim că cineva va avea o armă gravitațională capabilă, să zicem, să producă un cutremur .

Dar știința? E timpul să înțelegem: știința nu inventează și nu descoperă nimic. Oamenii descoperă și inventează, se descoperă noi fenomene, se descoperă noi modele, iar aceasta devine deja o știință, folosindu-se de care alți oameni pot face predicții, dar numai în cadrul acelor modele și a acelor condiții pentru care. modele deschise sunt adevărate, dar știința însăși nu este capabilă să depășească aceste modele.

De exemplu, este „imaginea științifică a lumii” mai bună decât cea pe care au început să o folosească mai târziu? Da, doar comoditate, dar ce legătură are oricare dintre ele cu realitatea? Aceleaşi! Și dacă Carnot a fundamentat limitele eficienței unui motor termic folosind conceptul de caloric, atunci această „imagine a lumii” nu este mai rea decât cea care a fost bile-molecule lovind pereții unui cilindru. De ce un model este mai bun decât altul? Nimic! Fiecare model este corect într-un anumit sens, în anumite limite.

Pe ordinea de zi este o întrebare pentru știință: explicați cum yoghinii, stând pe fund, sar o jumătate de metru?!

Evaluare cu stele GD
un sistem de rating WordPress

sicriul lui Mohamed, 5.0 din 5 bazat pe 2 evaluări

Când un supraconductor situat într-un câmp magnetic extern constant este răcit, în momentul trecerii la starea supraconductivă, câmpul magnetic este complet deplasat din volumul său. Acest lucru distinge un supraconductor de un conductor ideal, în care, atunci când rezistența scade la zero, inducția câmp magnetic ar trebui să rămână neschimbat în volum.

Absența unui câmp magnetic în volumul unui conductor ne permite să concluzionăm din legile generale ale câmpului magnetic că în el există doar un curent de suprafață. Este real din punct de vedere fizic și, prin urmare, ocupă un strat subțire lângă suprafață. Câmpul magnetic al curentului distruge câmpul magnetic extern din interiorul supraconductorului. În acest sens, un supraconductor se comportă formal ca un diamagnetic ideal. Cu toate acestea, nu este diamagnetic, deoarece magnetizarea în interiorul său este zero.

Efectul Meissner nu poate fi explicat doar prin conductivitate infinită. Pentru prima dată, natura sa a fost explicată de frații Fritz și Heinz London folosind ecuația de la Londra. Ei au arătat că într-un supraconductor câmpul pătrunde la o adâncime fixă de la suprafață - adâncimea de penetrare a câmpului magnetic din Londra. λ (\displaystyle \lambda). Pentru metale λ ∼ 10 - 2 (\displaystyle \lambda \sim 10^(-2))µm.

Supraconductori de tip I și II

Substantele pure in care se observa fenomenul de supraconductivitate sunt putine la numar. Cel mai adesea, supraconductivitatea apare în aliaje. În substanțele pure apare efectul Meissner complet, dar în aliaje câmpul magnetic nu este eliminat complet din volum (efectul Meissner parțial). Substanțele care prezintă efectul Meissner complet sunt numite supraconductori de primul fel, iar cele parțiale sunt numite supraconductori de al doilea fel. Cu toate acestea, merită remarcat faptul că în câmpurile magnetice scăzute, toate tipurile de supraconductori prezintă efectul Meissner complet.

Supraconductorii de al doilea tip au curenți circulari în volum care creează un câmp magnetic, care, totuși, nu umple întregul volum, ci este distribuit în el sub formă de fire separate de vârtejuri Abrikosov. În ceea ce privește rezistența, aceasta este egală cu zero, ca și în supraconductorii de prim tip, deși mișcarea vârtejurilor sub influența curentului de curent creează rezistență efectivă sub formă de pierderi disipative asupra mișcării fluxului magnetic în interiorul supraconductorului, care este evitată prin introducerea de defecte în structura supraconductorului - centrii de fixare, de care vortexurile „se agață”.

„Sicriul lui Mohamed”

„Sicriul lui Mohamed” este un experiment care demonstrează efectul Meissner în supraconductori.

Originea numelui

Potrivit legendei, sicriul cu trupul profetului Mahomed a atârnat în spațiu fără niciun suport, motiv pentru care acest experiment este numit „Sicriul lui Mahomed”.

Configurarea experimentului

Supraconductivitatea există doar la temperaturi scăzute (în ceramica HTSC - la temperaturi sub 150), astfel încât substanța este mai întâi răcită, de exemplu, folosind azot lichid. Apoi, magnetul este plasat pe suprafața supraconductorului plat. Chiar și pe câmpuri

Fenomenul a fost observat pentru prima dată în 1933 de către fizicienii germani Meissner și Ochsenfeld. Efectul Meissner se bazează pe fenomenul deplasării complete a câmpului magnetic dintr-un material în timpul trecerii la starea supraconductoare. Explicația efectului este legată de valoarea strict zero a rezistenței electrice a supraconductorilor. Pătrunderea unui câmp magnetic într-un conductor obișnuit este asociată cu o modificare a fluxului magnetic, care, la rândul său, creează o FEM indusă și curenți induși care împiedică modificarea fluxului magnetic.

Câmpul magnetic pătrunde în supraconductor până la o adâncime, deplasând câmpul magnetic din supraconductor determinat de o constantă numită constanta Londra:

Orez. 3.17 Diagrama efectului Meissner.

Figura prezintă liniile de câmp magnetic și deplasarea lor de la un supraconductor situat la o temperatură sub critică.

Când temperatura trece de o valoare critică, câmpul magnetic din supraconductor se modifică brusc, ceea ce duce la apariția unui impuls EMF în inductor.

Orez. 3.18 Senzor care implementează efectul Meissner.

Acest fenomen este folosit pentru a măsura câmpuri magnetice ultra-slabe pentru a crea criotroni(dispozitive de comutare).

Orez. 3.19 Proiectarea și desemnarea criotronului.

Din punct de vedere structural, criotronul este format din doi supraconductori. O bobină de niobiu este înfășurată în jurul conductorului de tantal, prin care curge curentul de control. Pe măsură ce curentul de control crește, intensitatea câmpului magnetic crește, iar tantalul trece din starea supraconductivă în starea normală. În acest caz, conductivitatea conductorului de tantal se modifică brusc, iar curentul de funcționare din circuit practic dispare. De exemplu, supapele controlate sunt create pe baza criotronilor.

Un magnet levitează deasupra unui supraconductor răcit cu azot lichid.

efectul Meissner- deplasarea completă a câmpului magnetic din material la trecerea la starea supraconductivă (dacă inducția câmpului nu depășește o valoare critică). Fenomenul a fost observat pentru prima dată în 1933 de către fizicienii germani Meissner și Ochsenfeld.

Supraconductivitatea este proprietatea unor materiale de a avea strict zero rezistenta electrica când ajung la o temperatură sub o anumită valoare (rezistența electrică nu se apropie de zero, ci dispare complet). Există câteva zeci de elemente pure, aliaje și ceramică care se transformă într-o stare supraconductoare. Supraconductivitatea nu este doar o simplă lipsă de rezistență, este și o anumită reacție la un câmp magnetic extern. Efectul Meissner este atunci când un câmp magnetic constant, nu prea puternic, este împins dintr-o probă supraconductoare. În grosimea supraconductorului, câmpul magnetic este slăbit la zero, iar magnetismul poate fi numit proprietăți opuse.

Teoria lui Kent Hovind sugerează că înainte de Marele Potop, planeta Pământ era înconjurată de un strat mare de apă format din particule de gheață care au fost ținute pe orbită deasupra atmosferei prin efectul Meissner.

Acest înveliș de apă a servit drept protecție împotriva radiațiilor solare și a asigurat o distribuție uniformă a căldurii pe suprafața Pământului.

Ilustrarea experienței

Un experiment foarte spectaculos care demonstrează prezența efectului Meissner este prezentat în fotografie: un magnet permanent plutește deasupra unei cupe supraconductoare. Pentru prima dată, un astfel de experiment a fost efectuat de fizicianul sovietic V.K. Arkadyev.

Supraconductivitatea există doar la temperaturi scăzute (ceramica supraconductoare de înaltă temperatură există la temperaturi de ordinul a 150 K), astfel încât substanța este mai întâi răcită, de exemplu, folosind azot lichid. Apoi, magnetul este plasat pe suprafața supraconductorului plat. Chiar și în câmpuri de 0,001 Tesla, există o deplasare în sus a magnetului vizibilă la o distanță de ordinul unui centimetru. Pe măsură ce câmpul crește la o valoare critică, magnetul crește din ce în ce mai sus.

Explicaţie

Una dintre proprietățile supraconductorilor de tip II este expulzarea câmpului magnetic din regiunea fazei supraconductoare. Împingându-se dintr-un supraconductor staționar, magnetul plutește singur și continuă să plutească până când conditii externe nu va scoate supraconductorul din faza supraconductoare. Ca urmare a acestui efect, un magnet care se apropie de un supraconductor va „vedea” un magnet de polaritate opusă de exact aceeași dimensiune, ceea ce provoacă levitația.

O proprietate și mai importantă a unui supraconductor decât rezistența electrică zero este așa-numitul efect Meissner, care constă în deplasarea unui câmp magnetic constant dintr-un supraconductor. Din această observație experimentală, se ajunge la concluzia că în interiorul supraconductorului există curenți continui, care creează un câmp magnetic intern care este opus câmpului magnetic extern aplicat și îl compensează.

Un câmp magnetic suficient de puternic la o anumită temperatură distruge starea supraconductoare a substanței. Un câmp magnetic cu o putere Hc, care la o anumită temperatură determină trecerea unei substanțe dintr-o stare supraconductivă la una normală, se numește câmp critic. Pe măsură ce temperatura supraconductorului scade, valoarea lui Hc crește. Dependența câmpului critic de temperatură este descrisă cu bună acuratețe prin expresie

unde este câmpul critic la temperatura zero. Supraconductivitatea dispare și atunci când un curent electric cu o densitate mai mare decât cea critică trece printr-un supraconductor, deoarece creează un câmp magnetic mai mare decât cel critic.

Distrugerea stării supraconductoare sub influența unui câmp magnetic diferă între supraconductorii de tip I și de tip II. Pentru supraconductorii de tip II, există 2 valori ale câmpului critic: H c1, la care câmpul magnetic pătrunde în supraconductor sub formă de vortexuri Abrikosov, și H c2, la care supraconductivitatea dispare.

Efect izotopic

Efectul izotopic în supraconductori este că temperaturile Tc sunt invers proporționale cu rădăcinile pătrate ale maselor atomice ale izotopilor aceluiași element supraconductor. Ca urmare, preparatele monoizotopice diferă oarecum la temperaturi critice de amestecul natural și unele de altele.

Momentul londonez

Supraconductorul rotativ generează un câmp magnetic aliniat precis cu axa de rotație, momentul magnetic rezultat fiind numit „momentul Londra”. A fost folosit, în special, în satelitul științific Gravity Probe B, unde s-au măsurat câmpurile magnetice a patru giroscoape supraconductoare pentru a determina axele lor de rotație. Deoarece rotoarele giroscoapelor erau sfere aproape perfect netede, utilizarea momentului Londra a fost una dintre puținele modalități de a le determina axa de rotație.

Aplicații ale supraconductivității

S-au făcut progrese semnificative în obținerea supraconductivității la temperatură ridicată. Pe baza ceramicii metalice, de exemplu, compozitia YBa 2 Cu 3 O x s-au obtinut substante pentru care temperatura T c de trecere la starea supraconductoare depaseste 77 K (temperatura de lichefiere a azotului). Din păcate, aproape toți supraconductorii de înaltă temperatură nu sunt avansați din punct de vedere tehnologic (casabili, nu au proprietăți stabile etc.), drept urmare supraconductorii pe bază de aliaje de niobiu sunt încă utilizați în principal în tehnologie.

Fenomenul de supraconductivitate este folosit pentru a produce câmpuri magnetice puternice (de exemplu, în ciclotroni), deoarece nu există pierderi termice atunci când curenții puternici trec printr-un supraconductor, creând câmpuri magnetice puternice. Totuși, datorită faptului că câmpul magnetic distruge starea de supraconductivitate, așa-numitele așa-numite câmpuri magnetice sunt folosite pentru a obține câmpuri magnetice puternice. Supraconductori de tip II, în care este posibilă coexistența supraconductivității și a unui câmp magnetic. În astfel de supraconductori, un câmp magnetic determină apariția unor fire subțiri de metal normal care pătrund în eșantion, fiecare dintre ele purtând un cuantum de flux magnetic (vârtejuri Abrikosov). Substanța dintre fire rămâne supraconductoare. Deoarece nu există un efect Meissner complet într-un supraconductor de tip II, supraconductivitate există până la valori mult mai mari ale câmpului magnetic H c 2. Următorii supraconductori sunt utilizați în principal în tehnologie:

Există detectoare de fotoni pe supraconductori. Unii folosesc prezența unui curent critic, folosesc și efectul Josephson, reflexia Andreev etc. Astfel, există detectoare supraconductoare cu un singur foton (SSPD) pentru înregistrarea fotonilor unici în domeniul IR, care au o serie de avantaje față de detectoare. dintr-un interval similar (PMT-uri etc.) folosind alte metode de detectare.

Caracteristici comparative ale celor mai comune detectoare IR, nu se bazează pe proprietățile supraconductivității (primii patru), precum și ale detectoarelor supraconductoare (ultimele trei):

Tip detector	Rata maximă de numărare, s −1	Eficiență cuantică, %	, c −1	NEP W
InGaAs PFD5W1KSF APS (Fujitsu)
R5509-43 PMT (Hamamatsu)
Si APD SPCM-AQR-16 (EG\&G)
Mepsicron-II (Quantar)

			mai puțin de 1·10 -3	mai putin de 1·10 -19
			mai puțin de 1·10 -3

Vortexurile din supraconductorii de tip II pot fi folosite ca celule de memorie. Unii solitoni magnetici au găsit deja aplicații similare. Există, de asemenea, solitoni magnetici bi- și tridimensionali mai complecși, care amintesc de vârtejurile din lichide, doar rolul liniilor de curent din ele este jucat de liniile de-a lungul cărora sunt aliniați magneții (domeniile) elementare.

Absența pierderilor de încălzire atunci când curentul continuu trece printr-un supraconductor face ca utilizarea cablurilor supraconductoare să fie atractivă pentru furnizarea de energie electrică, deoarece un cablu subțire subteran este capabil să transmită putere pe care metoda tradițională necesită crearea unui circuit de linie de alimentare cu mai multe cabluri de grosime mult mai mare. . Problemele care împiedică utilizarea pe scară largă sunt costul cablurilor și întreținerea acestora - azotul lichid trebuie pompat constant prin linii supraconductoare. Prima linie electrică superconductivă comercială a fost lansată de American Superconductor pe Long Island, New York, la sfârșitul lunii iunie 2008. Sistemele de alimentare din Coreea de Sud intenționează să creeze linii electrice supraconductoare cu o lungime totală de 3.000 km până în 2015.

O aplicație importantă se găsește în dispozitivele inelare supraconductoare miniaturale - SQUIDS, a căror acțiune se bazează pe legătura dintre modificările fluxului magnetic și tensiune. Acestea fac parte din magnetometrele ultra-sensibile care măsoară câmpul magnetic al Pământului și sunt, de asemenea, folosite în medicină pentru a obține magnetograme ale diferitelor organe.

Supraconductorii sunt, de asemenea, folosiți în maglevs.

Fenomenul de dependență a temperaturii de tranziție la starea supraconductoare de mărimea câmpului magnetic este utilizat în criotroni cu rezistență controlată.

Rezistența zero nu este singura caracteristică a supraconductivității. Una dintre principalele diferențe dintre supraconductori și conductorii ideali este efectul Meissner, descoperit de Walter Meissner și Robert Ochsenfeld în 1933.

Efectul Meissner constă într-un supraconductor care „împinge” un câmp magnetic din partea de spațiu pe care o ocupă. Acest lucru este cauzat de existența curenților persistenti în interiorul supraconductorului, care creează un câmp magnetic intern care este opus câmpului magnetic extern aplicat și îl compensează.

Când un supraconductor situat într-un câmp magnetic extern constant este răcit, în momentul trecerii la starea supraconductivă, câmpul magnetic este complet deplasat din volumul său. Acest lucru distinge un supraconductor de un conductor ideal, în care, atunci când rezistența scade la zero, inducția câmpului magnetic în volum trebuie să rămână neschimbată.

Efectul Meissner a fost explicat pentru prima dată de frații Fritz și Heinz London. Ei au arătat că într-un supraconductor câmpul magnetic pătrunde la o adâncime fixă de la suprafață - adâncimea de penetrare a câmpului magnetic din Londra. λ . Pentru metale l~10 -2 um.

Substantele pure in care se observa fenomenul de supraconductivitate sunt putine la numar. Cel mai adesea, supraconductivitatea apare în aliaje. În substanțele pure apare efectul Meissner complet, dar în aliaje câmpul magnetic nu este eliminat complet din volum (efectul Meissner parțial). Substanțele care prezintă efectul Meissner complet sunt numite supraconductori de primul tip , și parțial - supraconductori de al doilea tip .

Supraconductorii de al doilea tip au curenți circulari în volum care creează un câmp magnetic, care, totuși, nu umple întregul volum, ci este distribuit în el sub formă de filamente individuale. În ceea ce privește rezistența, aceasta este zero, ca în supraconductorii de tip I.

Trecerea unei substanțe în starea supraconductoare este însoțită de o modificare a proprietăților sale termice. Totuși, această schimbare depinde de tipul de supraconductori în cauză. Astfel, pentru supraconductorii de tip I în absența unui câmp magnetic la temperatura de tranziție T S căldura de tranziție (absorbție sau eliberare) devine zero și, prin urmare, suferă un salt în capacitatea termică, care este caracteristică unei tranziții de fază de ordinul ΙΙ. Când trecerea de la starea supraconductivă la starea normală se realizează prin modificarea câmpului magnetic aplicat, atunci căldura trebuie absorbită (de exemplu, dacă proba este izolată termic, atunci temperatura acesteia scade). Și aceasta corespunde unei tranziții de fază de ordinul 1. Pentru supraconductorii de tip II, trecerea de la starea supraconductoare la starea normală în orice condiții va fi o tranziție de fază de tip II.

Fenomenul de expulzare a câmpului magnetic poate fi observat într-un experiment numit „sicriul lui Mahomed”. Dacă un magnet este plasat pe suprafața unui supraconductor plat, atunci se poate observa levitația - magnetul va atârna la o anumită distanță de suprafață fără a-l atinge. Chiar și în câmpurile cu o inducție de aproximativ 0,001 T, magnetul se mișcă în sus cu o distanță de aproximativ un centimetru. Acest lucru se datorează faptului că câmpul magnetic este împins în afara supraconductorului, astfel încât un magnet care se apropie de supraconductor va „vede” un magnet de aceeași polaritate și exact aceeași dimensiune - ceea ce va provoca levitația.

Numele acestui experiment - „Sicriul lui Mohamed” - se datorează faptului că, potrivit legendei, sicriul cu trupul profetului Mahomed atârna în spațiu fără niciun suport.

Prima explicație teoretică a supraconductivității a fost dată în 1935 de Fritz și Heinz London. O teorie mai generală a fost construită în 1950 de L.D. Landau și V.L. Ginsburg. Ea a primit răspândităși este cunoscută sub numele de teoria Ginzburg-Landau. Cu toate acestea, aceste teorii au fost de natură fenomenologică și nu au dezvăluit mecanismele detaliate ale supraconductivității. Supraconductivitatea la nivel microscopic a fost explicată pentru prima dată în 1957 în lucrările fizicienilor americani John Bardeen, Leon Cooper și John Schrieffer. Elementul central al teoriei lor, numit teoria BCS, este așa-numitele perechi de electroni Cooper.

Mișcarea haotică a atomilor conductorului împiedică trecerea curentului electric. Rezistența unui conductor scade odată cu scăderea temperaturii. Odată cu o scădere suplimentară a temperaturii conductorului, se observă o scădere completă a rezistenței și fenomenul de supraconductivitate.

La o anumită temperatură (aproape de 0 oK), rezistența conductorului scade brusc la zero. Acest fenomen se numește supraconductivitate. Cu toate acestea, un alt fenomen este observat și în supraconductori - efectul Meissner. Conductorii în stare supraconductoare prezintă proprietate neobișnuită. Câmpul magnetic este complet deplasat de volumul supraconductorului.

Deplasarea unui câmp magnetic de către un supraconductor.

Un conductor aflat în stare supraconductivă, spre deosebire de un conductor ideal, se comportă ca un material diamagnetic. Câmpul magnetic extern este deplasat față de volumul supraconductorului. Apoi, dacă plasați un magnet peste un supraconductor, magnetul atârnă în aer.

Apariția acestui efect se datorează faptului că, atunci când un supraconductor este introdus într-un câmp magnetic, în el apar curenți de inducție turbioare, al căror câmp magnetic compensează complet câmpul extern (ca în orice material diamagnetic). Dar câmpul magnetic indus în sine creează și curenți turbionari, a căror direcție este opusă curenților de inducție în direcție și egală ca mărime. Ca rezultat, nu există câmp magnetic sau curent în volumul supraconductorului. Volumul supraconductorului este protejat de un strat subțire aproape de suprafață - un strat de piele - în grosimea căruia (aproximativ 10-7-10-8 m) pătrunde câmpul magnetic și în care are loc compensarea acestuia.

O- un conductor normal cu rezistență diferită de zero la orice temperatură (1) este introdus într-un câmp magnetic. Conform legii inducție electromagnetică apar curenți care rezistă pătrunderii câmpului magnetic în metal (2). Cu toate acestea, dacă rezistența este diferită de zero, acestea se degradează rapid. Câmpul magnetic pătrunde într-o probă de metal normal și este aproape uniform (3);

b- din starea normală la o temperatură peste T c există două moduri: În primul rând: când temperatura scade, proba intră într-o stare supraconductoare, apoi se poate aplica un câmp magnetic, care este împins în afara eșantionului. În al doilea rând: aplicați mai întâi un câmp magnetic care pătrunde în eșantion, apoi reduceți temperatura, apoi câmpul va fi împins afară în timpul tranziției. Oprirea câmpului magnetic oferă aceeași imagine;

V- daca nu ar exista efectul Meissner, conductorul fara rezistenta s-ar comporta diferit. Când trece la o stare fără rezistență într-un câmp magnetic, ar menține un câmp magnetic și l-ar reține chiar și atunci când câmpul magnetic extern este îndepărtat. Un astfel de magnet ar putea fi demagnetizat doar prin creșterea temperaturii. Acest comportament, însă, nu a fost observat experimental.

În 1933, fizicianul german Walter Fritz Meissner, împreună cu colegul său Robert Ochsenfeld, au descoperit efectul care a fost numit ulterior după el. Efectul Meissner constă în faptul că, la trecerea la starea supraconductivă, se observă o deplasare completă a câmpului magnetic din volumul conductorului. Acest lucru poate fi observat clar cu ajutorul unui experiment căruia i s-a dat numele „Sicriul lui Mohamed” (conform legendei, sicriul profetului musulman Mahomed atârna în aer fără sprijin fizic). În acest articol vom vorbi despre Efectul Meissner și despre aplicațiile sale practice viitoare și prezente.

În 1911, Heike Kamerlingh Onnes a făcut o descoperire importantă - supraconductivitatea. El a demonstrat că, dacă răcești unele substanțe la o temperatură de 20 K, acestea nu rezistă curentului electric. Temperatura scăzută „calmează” vibrațiile aleatorii ale atomilor, iar electricitatea nu întâmpină rezistență.

După această descoperire, o adevărată cursă a început să găsească substanțe care nu vor rezista fără răcire, de exemplu la temperatura obișnuită a camerei. Un astfel de supraconductor va fi capabil să transmită electricitate pe distanțe gigantice. Faptul este că liniile electrice obișnuite pierd o cantitate semnificativă de curent electric, tocmai din cauza rezistenței. Între timp, fizicienii își desfășoară experimentele folosind răcirea supraconductorilor. Iar una dintre cele mai populare experiențe este demonstrația efectului Meissner. Puteți găsi multe videoclipuri online care arată acest efect. Am postat unul care demonstrează cel mai bine acest lucru.

Pentru a demonstra experimentul de levitare a unui magnet peste un supraconductor, trebuie să luați ceramică supraconductoare la temperatură înaltă și un magnet. Ceramica este răcită cu azot până la punctul de supraconductivitate. Este conectat un curent și deasupra este plasat un magnet. În câmpuri de 0,001 Tesla, magnetul se mișcă în sus și levitază deasupra supraconductorului.

Efectul se explică prin faptul că atunci când o substanță intră în supraconductivitate, câmpul magnetic este împins în afara volumului său.

Cum poți aplica efectul Meissner în practică? Probabil că fiecare cititor al acestui site a văzut multe filme științifico-fantastice în care mașini plutesc peste drum. Dacă reușim să inventăm o substanță care se va transforma într-un supraconductor la o temperatură, să zicem, nu mai mică de +30, atunci aceasta nu va mai fi science fiction.

Dar cum rămâne cu trenurile de mare viteză, care plutesc și peste calea ferată. Da, ele există deja. Dar, spre deosebire de Efectul Meissner, acolo se aplică și alte legi ale fizicii: respingerea părților unipolare ale magneților. Din păcate, costul ridicat al magneților nu permite utilizarea pe scară largă a acestei tehnologii. Odată cu inventarea unui supraconductor care nu trebuie răcit, mașinile zburătoare vor deveni o realitate.

Între timp, efectul Meissner a fost adoptat de magicieni. Am dezgropat una dintre aceste emisiuni pentru tine pe Internet. Trupa „Exos” își arată trucurile. Fără magie - doar fizică.

Fenomenele cuantice misterioase încă surprind cercetătorii cu comportamentul lor inimaginabil. Am vorbit mai devreme despre, dar astăzi vom lua în considerare un alt fenomen mecanic cuantic - supraconductivitatea.

Ce este supraconductivitatea? Supraconductivitatea este un fenomen cuantic al fluxului de curent electric într-un corp solid fără pierderi, adică cu rezistență electrică strict zero a corpului.

Odată cu introducerea conceptului de „zero absolut” în fizică, oamenii de știință au început să studieze din ce în ce mai mult proprietățile substanțelor la temperaturi scăzute, când practic nu există nicio mișcare a moleculelor. Pentru a obține temperaturi scăzute, este necesar un proces numit „lichefiere a gazului”. Când se evaporă, un astfel de gaz preia energie din corpul care este scufundat în acest gaz, deoarece este necesară energie pentru a separa moleculele de lichid. Procese similare apar în frigiderele de uz casnic, unde gazul freon lichefiat se evaporă în congelator.

La sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, erau deja produse gaze lichefiate precum oxigenul, azotul și hidrogenul. Multă vreme, heliul nu a putut fi lichefiat, dar era de așteptat ca acesta să ajute la atingerea unei temperaturi minime.

Succesul în lichefierea heliului a fost obținut de fizicianul olandez Heike Kamerlingh-Onnes în 1908, care lucra la Universitatea din Leiden (Olanda). Heliul lichefiat a făcut posibilă atingerea unei temperaturi scăzute record - aproximativ 4 K. După ce a primit heliu lichid, omul de știință a început să studieze proprietățile materiale diferite la temperaturi ale heliului.

Istoria descoperirii

Una dintre problemele care l-au interesat pe Kamerlingh Onnes a fost studiul rezistenței metalelor la temperaturi ultra-scăzute. Se știa că pe măsură ce temperatura crește, crește și rezistența electrică. Prin urmare, ne putem aștepta ca efectul opus să fie observat pe măsură ce temperatura scade.

Experimentând cu mercur în 1911, omul de știință l-a adus la îngheț și a continuat să scadă temperatura. Când a ajuns la 4,2 K, dispozitivul a oprit înregistrarea rezistenței. Onnes a înlocuit dispozitivele din centrul de cercetare pentru că i-a fost teamă că vor funcționa defectuos, dar dispozitivele au arătat constant rezistență zero, în ciuda faptului că zero absolut era încă la 4 K distanță.

După descoperirea supraconductivității mercurului, număr mareîntrebări. Printre acestea: „este supraconductivitatea caracteristică altor substanțe decât mercurul?” sau „rezistența scade la zero, sau este atât de mică încât dispozitivele existente nu o pot măsura.

Onnes a propus un studiu original care a măsurat indirect la ce nivel a fost redusă rezistența. Excitat într-un circuit semiconductor curent electric, care a fost măsurat folosind deviația unui ac magnetic, nu s-a degradat timp de câțiva ani. Conform rezultatelor acestui experiment, rezistivitatea electrică a supraconductorului obținută prin calcule a fost de 10−25 Ohm.m. În comparație cu rezistivitatea electrică a cuprului (1,5۰10−8 Ohm.m), această valoare este cu 7 ordine de mărime mai mică, ceea ce o face practic zero.

efectul Meissner

Pe lângă supraconductivitate, supraconductorii au o alta trăsătură distinctivă, și anume, efectul Meissner. Acesta este fenomenul de decădere rapidă a câmpului magnetic într-un supraconductor. Un supraconductor este diamagnetic, adică într-un câmp magnetic, în supraconductor sunt induși curenți macroscopici, care își creează propriul câmp magnetic, care compensează complet pe cel extern.

Efectul Meissner dispare în câmpuri magnetice puternice. În funcție de tipul de supraconductor (mai multe despre asta mai târziu), starea supraconductoare fie dispare complet (superconductori de tip I), fie supraconductorul este segmentat în regiuni normale și supraconductoare (tip II). Acest efect poate explica levitația unui supraconductor deasupra unui magnet puternic sau a unui magnet deasupra unui supraconductor.

Explicația teoretică a efectului de supraconductivitate

Abordare fenomenologică. Deși Kamerlingh Onnes este descoperitorul supraconductivității, prima teorie a supraconductivității a fost propusă pentru prima dată în 1935 de către fizicienii și frații germani Fritz și Heinz London. Oamenii de știință au căutat să înregistreze matematic astfel de proprietăți ale unui supraconductor, cum ar fi supraconductivitatea și efectul Meissner, fără a explora cauzele microscopice ale supraconductivității, din punct de vedere fenomenologic. Ecuațiile derivate au făcut posibilă explicarea efectului Meissner în așa fel încât un câmp magnetic extern să poată pătrunde într-un supraconductor doar până la o anumită adâncime, în funcție de așa-numita adâncime de penetrare a Londrei. Pentru a explica supraconductivitatea, a fost necesar să presupunem că purtătorii de curent dintr-un supraconductor, ca și într-un metal, sunt electroni. În același timp, rezistența zero înseamnă că electronul nu suferă ciocniri în timpul mișcării sale. Deoarece acest lucru se aplică tuturor electronilor de conducție, există un curent de electroni fără rezistență.

Evident, această teorie nu explică însăși natura acestui fenomen, ci doar îl descrie și ne permite să-i prezicem comportamentul într-o serie de cazuri. O teorie mai profundă, dar și fenomenologică a fost propusă în 1950 de către fizicienii teoreticieni sovietici Lev Landau și Vitaly Gnizburg.

Teoria BCS. Prima explicație calitativă a fenomenului de supraconductivitate a fost propusă în cadrul așa-numitei teorii BCS, construită de fizicienii americani John Bardeen, Leon Cooper și John Schrieffer. Această teorie provine din presupunerea că atracția poate apărea între electroni în anumite condiții. Atracția, care este cauzată de diferite excitații, în primul rând de vibrațiile rețelei cristaline, este capabilă să creeze „perechi de cupru” - stări legate de doi electroni într-un cristal. O astfel de pereche se poate mișca într-un cristal fără a fi împrăștiată nici de vibrațiile rețelei cristaline, nici de impurități. În substanțele cu o temperatură departe de zero, există suficientă energie pentru a „rupe” o astfel de pereche de electroni, în timp ce la temperaturi scăzute sistemul nu are suficientă energie. Ca urmare, apare un flux de electroni legați - perechi Cooper - care practic nu interacționează cu substanța. În 1972, D. Bardeen, L. Cooper și D. Schrieffer au primit Premiul Nobel pentru Fizică.

Mai târziu, fizicianul teoretician sovietic Nikolai Bogolyubov a îmbunătățit teoria BCS. În lucrările sale, omul de știință a descris în detaliu condițiile în care se pot forma perechile Cooper (energie apropiată de energia Fermi, anumite rotiri etc.) ca urmare a efectelor cuantice. În mod individual, electronii sunt particule cu spin semiîntreg (fermioni), care sunt incapabile să se formeze și să treacă într-o stare superfluid. Când există o pereche Cooper de electroni, atunci aceasta reprezintă o cvasiparticulă cu spin întreg și este . În anumite condiții, bosonii sunt capabili să formeze un condensat Bose-Einstein, adică o substanță ale cărei particule ocupă aceeași stare, ceea ce duce la apariția superfluidității. Această suprafluiditate a electronilor explică efectul supraconductivității.

Supraconductori într-un câmp electric alternativ

Pe lângă supraconductivitate și efectul Meissner, supraconductorii au o serie de alte proprietăți. Este demn de remarcat următoarele - rezistența zero a supraconductorilor este caracteristică numai atunci când DC. Variabilă câmp electric face ca rezistența supraconductorului să fie diferită de zero și crește cu creșterea frecvenței câmpului.

Așa cum modelul cu două fluide împarte un material superfluid într-o regiune de superfluiditate și o regiune de materie obișnuită, tot așa fluxul de electroni este, de asemenea, împărțit în supraconductor și obișnuit. Un câmp constant ar accelera electronii supraconductori la infinit (dată fiind rezistența lor zero), ceea ce este imposibil, deoarece se transformă în zero atunci când lovesc supraconductorul. Deoarece un câmp electric constant nu acționează asupra supraconductorilor, electronii obișnuiți nu sunt afectați de acesta (este pur și simplu împins afară), ceea ce înseamnă că mișcarea este reprezentată doar de electroni supraconductori.

În cazul variabilei câmp electric Există un proces de accelerare a electronilor urmat de decelerare, care este posibil din punct de vedere fizic. În acest caz, există și un curent de electroni obișnuiți, care au proprietatea de rezistență. Cu cât frecvența unui astfel de câmp este mai mare, cu atât sunt mai mari efectele asociate cu electronii obișnuiți.

Momentul londonez

O altă proprietate interesantă a unui supraconductor este momentul londonez. Esența fenomenului este că un supraconductor rotativ creează un câmp magnetic care este aliniat exact de-a lungul axei de rotație a conductorului.

Studiul suplimentar al acestui fenomen a condus la descoperirea momentului magnetic gravitațional al Londrei. În 2006, cercetătorii Martin Tajmar de la Institutul de Cercetare ARC Seibersdorf, Austria, și Clovis de Matos de la Agenția Spațială Europeană (ESA) au descoperit că un supraconductor accelerat generează și un câmp gravitațional. Cu toate acestea, un astfel de câmp gravitațional este de aproximativ 100 de milioane de ori mai slab decât cel al pământului.

Clasificarea supraconductoarelor

Există mai multe clasificări ale supraconductorilor, care se bazează pe următoarele criterii:

Răspuns la un câmp magnetic. Această proprietate împarte supraconductorii în două categorii. Supraconductorii de tip I au o anumită valoare critică a câmpului magnetic, peste care pierd supraconductivitate. Tipul II - au două valori limită ale câmpului magnetic. Atunci când supraconductorilor din această categorie se aplică un câmp magnetic limitat la aceste valori, câmpul pătrunde parțial, menținând supraconductivitatea.
Temperatura critică. Există supraconductori la temperatură joasă și la temperatură înaltă. Primele au proprietatea de supraconductivitate la temperaturi sub -196 °C sau 77 K. Supraconductorii de temperatură înaltă necesită o temperatură mai mare decât aceasta. Această împărțire are loc deoarece supraconductorii de înaltă temperatură pot fi utilizați în practică ca răcitoare.
Material. Aici există soiuri precum: pur element chimic(cum ar fi mercur sau plumb), aliaje, ceramică, organice sau pe bază de fier.
Descriere teoretică. După cum se știe, orice teorie fizică are un anumit domeniu de aplicare. Din acest motiv, pentru aplicații ulterioare, are sens să se împartă supraconductorii în funcție de teorii care pot descrie natura lor.

Supraconductivitatea grafenului

În ultimii ani, popularitatea grafenului a crescut semnificativ. Să ne amintim că grafenul este un strat de carbon modificat, gros de un atom. În primul rând, acest lucru a fost facilitat de descoperirea nanotuburilor de carbon - un material specific ultra-puternic care este creat prin plierea unuia sau mai multor straturi de grafen.

În 2018, un grup de cercetători de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts și de la Universitatea Harvard, condus de profesorul Pablo Jarillo-Herrero, a descoperit că, atunci când sunt rotite la un anumit unghi („magic”), două foi de grafen sunt complet lipsite de conductivitate electrică. Când cercetătorii au aplicat o tensiune materialului prin adăugarea unui număr mic de electrozi la această structură de grafen, ei au descoperit că, la un anumit nivel, electronii s-au eliberat de starea lor originală de izolație și au circulat fără rezistență. Cea mai importantă caracteristică a acestui fenomen este că supraconductivitatea structurii de grafen specificate a fost obținută la temperatura camerei. Și deși explicația acestui efect este încă sub semnul întrebării, potențialul său în sectorul furnizării de energie este destul de mare.

Aplicații ale supraconductorilor

Supraconductorii nu au fost încă folosiți pe scară largă, dar dezvoltările în acest domeniu sunt în desfășurare activă. Deci, datorită efectului Meissner, trenurile cu levitație magnetică, numite maglevs, sunt posibile să „planeze” deasupra drumului.

Turbogeneratoare ultra-puternice sunt deja create pe baza supraconductoarelor, care pot fi folosite în centralele electrice.

Criotronul este o altă aplicație a supraconductivității care poate fi utilă pentru tehnologie și dispozitive electronice. Acesta este un dispozitiv care poate comuta starea unui supraconductor de la normal la supraconductor într-un timp foarte scurt (de la 10⁻⁶ la 10⁻¹¹s). Criotronele pot fi utilizate în sisteme informatice legate de memorare și codificare. Așa că pentru prima dată au fost folosite ca dispozitive de stocare în computere. Criotronii pot ajuta, de asemenea, în domeniul crioelectronicii, ale cărei sarcini includ creșterea sensibilității receptoarelor de semnal și păstrarea cât mai bine a formei semnalului. Aici, atingerea obiectivelor este facilitată temperaturi scăzuteși efectul supraconductivității.

De asemenea, din cauza lipsei de rezistență a supraconductoarelor, cablurile realizate dintr-o astfel de substanță ar furniza energie electrică fără pierderi de încălzire, ceea ce ar crește semnificativ eficiența alimentării cu energie. Astăzi, astfel de cabluri necesită răcire cu azot lichid, ceea ce crește costul funcționării lor. Cu toate acestea, cercetările în acest domeniu sunt în desfășurare, iar prima transmisie de putere bazată pe supraconductori a fost pusă în funcțiune la New York în 2008 de către American Superconductor. În 2015, Coreea de Sud și-a anunțat intenția de a crea câteva mii de kilometri de linii electrice supraconductoare. Dacă adăugăm la aceasta descoperirea recentă a supraconductivității grafenului la temperatura camerei, atunci ar trebui să ne așteptăm la schimbări globale în domeniul furnizării de energie electrică în viitorul apropiat.

În plus față de aceste aplicații, în tehnologia de măsurare este utilizată supraconductibilitatea, variind de la detectoare de fotoni până la măsurarea precesiei geodezice folosind giroscoape supraconductoare pe nava spațială Gravity Probe B. Această măsurătoare a confirmat predicția lui Einstein despre o astfel de precesiune din motivele prezentate în Teoria generală relativitatea. Fără să ne aprofundăm în mecanismul de măsurare, trebuie remarcat faptul că datele privind precesia geodezică a Pământului fac posibilă calibrarea cu precizie a sateliților Pământeni artificiali.

Rezumând cele scrise mai sus, concluzia se sugerează despre perspectivele efectului de supraconductivitate în multe domenii și potențialul mare al supraconductorilor, în primul rând în domeniile alimentării cu energie și ingineriei electrice. Ne așteptăm la multe descoperiri în acest domeniu în viitorul apropiat.

Ți-a plăcut articolul? Împărtășește-l

Imprimați acest articol