Ahoana raha… mahazo superconductor hafanana ambony isika? Fatorana fanantenana

Ny tsipika fifindran'ny tsy misy fatiantoka, ny injeniera elektrika ambany hafanana, ny superelectromagnets, amin'ny farany dia manindry moramora ny mari-pahaizana plasma an-tapitrisany amin'ny reactor thermonuclear, lalamby maglev mangina sy haingana. Manana fanantenana be dia be ho an'ny superconductor izahay ...

Superconductivity ny toetra ara-materialy ny aotra elektrika fanoherana dia antsoina hoe. Izany dia tratra amin'ny fitaovana sasany amin'ny hafanana ambany dia ambany. Hitany io trangan-javatra quantum io Kamerling Onnes (1) ao amin’ny merkiora, tamin’ny 1911. Tsy mahalaza azy io ny fizika klasika. Ankoatra ny fanoherana aotra, ny endri-javatra manan-danja iray hafa amin'ny superconductor dia manosika ny sahan'andriamby hiala amin'ny habenyilay antsoina hoe Meissner effect (ao amin'ny superconductor type I) na ny fifantohana amin'ny sahan'andriamby ho "vortices" (amin'ny superconductor type II).

Ny ankamaroan'ny superconductor dia miasa amin'ny hafanana manakaiky ny aotra tanteraka. Voalaza fa 0 Kelvin (-273,15 °C) izany. Ny fihetsiky ny atôma amin'io maripana io dia saika tsy misy. Izany no fanalahidin'ny superconductors. Toy ny mahazatra elektrôna Mihetsiketsika ao amin'ny conductor mifandona amin'ny atôma mihetsiketsika hafa, ka miteraka fahaverezan'ny angovo sy fanoherana. Na izany aza, fantatsika fa ny superconductivity dia azo atao amin'ny mari-pana ambony kokoa. Tsikelikely, mahita fitaovana mampiseho izany fiantraikany izany amin'ny ambany minus Celsius, ary vao haingana na dia amin'ny plus. Na izany aza, izany indray matetika mifandray amin'ny fampiharana ny fanerena avo dia avo. Ny nofinofy lehibe indrindra dia ny mamorona ity teknolojia ity amin'ny mari-pana amin'ny efitrano tsy misy fanerena goavana.

Ny fototra ara-batana amin'ny fisehoan'ny fanjakana superconductivity dia fananganana mpivady mpisambotra entana - ilay atao hoe Cooper. Ny mpivady toy izany dia mety hipoitra vokatry ny firaisan'ny elektrôna roa manana angovo mitovy. Fermi angovo, i.e. ny angovo kely indrindra izay hampitombo ny angovon'ny rafitra fermiônika rehefa ampiana singa iray hafa, na dia kely dia kely aza ny angovon'ny fifaneraserana eo amin'izy ireo. Izany dia manova ny toetra elektrika amin'ny fitaovana, satria ny mpitatitra tokana dia fermion ary ny mpivady dia boson.

miara-miasa Noho izany, rafitra misy fermion roa (ohatra, elektrôna) mifandray amin'ny tsirairay amin'ny alalan'ny fihovitrovitra ny makarakara kristaly, antsoina hoe phonon. Nofaritana ny tranga Miara-miasa i Leona tamin'ny 1956 ary anisan'ny teoria BCS momba ny superconductivity ambany hafanana. Ny fermion mandrafitra ny mpivady Cooper dia manana antsasaky ny fihodinana (izay mitodika amin'ny lalana mifanohitra), fa ny fihodinan'ny rafitra dia feno, izany hoe boson ny mpivady Cooper.

Ny superconductors amin'ny mari-pana sasany dia singa sasany, ohatra, cadmium, tin, aluminium, iridium, platinum, ny hafa dia miditra amin'ny toetry ny superconductivity afa-tsy amin'ny tsindry avo be (ohatra, oksizenina, phosphorus, solifara, germanium, lithium) na amin'ny endriky ny sosona manify (tungstène, beryllium, chromium), ary ny sasany dia mety mbola tsy superconducting, toy ny volafotsy, varahina, volamena, entona mendri-kaja, hydrogène, na dia volamena, volafotsy ary varahina dia anisan'ny tsara indrindra conductors amin'ny mari-pana.

Mbola mitaky mari-pana ambany dia ambany ihany ny "high temperature".

Amin'ny taona 1964 William A. Little nanolo-kevitra ny mety hisian'ny superconductivity avo mari-pana ao polymers organika. Ity tolo-kevitra ity dia mifototra amin'ny fampiarahana elektrônika mpanelanelana exciton mifanohitra amin'ny fampiarahana phonon-mediated amin'ny teoria BCS. Ny teny hoe "superconductors maripana ambony" dia nampiasaina mba hilazana ny fianakaviana vaovao ny perovskite seramika hitan'i Johannes G. Bednorz sy C.A. Müller tamin'ny 1986, izay nahazoan'izy ireo ny loka Nobel. Ireo superconductor seramika vaovao (2) ireo dia vita tamin'ny varahina sy oksizenina nafangaro tamin'ny singa hafa toy ny lanthanum, barium ary bismuth.

2. Lovia seramika manidina eo ambonin'ny andriamby mahery

Raha ny fomba fijerinay dia mbola ambany dia ambany ny superconductivity "temperature avo". Ho an'ny fanerena ara-dalàna, ny fetra dia -140 ° C, ary na dia ny superconductors toy izany aza dia antsoina hoe "temperature avo". Ny mari-pana superconductivity amin'ny -70 ° C ho an'ny hydrogène sulfide dia tratra tamin'ny tsindry faran'izay ambony. Na izany aza, ny superconductors avo lenta dia mitaky azota mora vidy kokoa fa tsy hélium ranon-javatra ho an'ny fampangatsiahana, izay tena ilaina.

Amin'ny lafiny iray, seramika marefo ny ankamaroany, tsy azo ampiasaina amin'ny rafitra elektrika.

Mbola mino ny mpahay siansa fa misy safidy tsara kokoa miandry ny ho hita, fitaovana vaovao mahafinaritra izay mahafeno fepetra toy ny superconductivity amin'ny mari-panaazo ampiasaina sy azo ampiharina. Ny fikarohana sasany dia nifantoka tamin'ny varahina, kristaly be pitsiny izay misy sosona atoma varahina sy oksizenina. Mitohy ny fikarohana momba ireo tatitra tsy fantatra, saingy tsy azo hazavaina ara-tsiansa fa ny grafita feno rano dia afaka miasa toy ny superconductor amin'ny mari-pana.

Taona vitsy lasa izay dia nisy "revolisiona", "fandrosoana" ary "toko vaovao" eo amin'ny sehatry ny superconductivity amin'ny mari-pana ambony kokoa. Tamin'ny Oktobra 2020, ny superconductivity tamin'ny mari-pana (amin'ny 15°C) dia notaterina tao karbônina disulfide hydride (3), na izany aza, amin'ny tsindry avo dia avo (267 GPa) novokarin'ny laser maitso. Ny Grail Masina, izay mety ho fitaovana mora vidy izay ho superconductive amin'ny mari-pana amin'ny efitrano sy ny tsindry ara-dalàna, dia mbola tsy hita.

3. Fitaovana mifototra amin'ny karbaona izay superconductive amin'ny 15 ° C.

Dawn of the Magnetic Age

Ny fanisana ny fampiharana azo atao amin'ny superconductor hafanana dia afaka manomboka amin'ny elektronika sy ny teknolojia informatika, fitaovana lojika, singa fitadidiana, switch sy fifandraisana, generator, amplifier, accelerators particle. Manaraka eo amin'ny lisitra: fitaovana tena saro-pady handrefesana ny sahan'andriamby, ny voltora na ny tondra-drano, ny andriamby ho an'ny MRI fitaovana fitsaboana, fitaovana fitahirizana angovo magnetika, lamasinina bala manidina, motera, mpamokatra, transformer ary tariby herinaratra. Ny tombony lehibe indrindra amin'ireo fitaovana superconducting nofinofy ireo dia ny fihenan'ny herinaratra ambany, ny fampandehanana haingam-pandeha ary fahatsapana tafahoatra.

ho an'ny superconductor. Misy antony mahatonga ny orinasa mpamokatra herinaratra matetika aorina akaikin'ny tanàna be olona. Na dia 30 isan-jato aza. noforonin’izy ireo angovo elektrika mety ho very amin'ny zotra fampitana izany. Olana mahazatra amin'ny fitaovana elektrika izany. Mandeha hafanana ny ankamaroan'ny angovo. Noho izany, ny ampahany manan-danja amin'ny endrik'ilay solosaina dia natokana ho an'ny faritra mangatsiaka izay manampy amin'ny fanalefahana ny hafanana ateraky ny faritra.

Ny superconductor dia mamaha ny olan'ny fatiantoka angovo ho an'ny hafanana. Ao anatin'ny andrana, ny mpahay siansa, ohatra, dia mahavita mivelona herinaratra elektrika ao anatin'ny peratra superconducting roa taona mahery. Ary tsy misy angovo fanampiny izany.

Ny hany antony nijanonan'ny courant dia noho ny tsy fisian'ny hélium liquide, fa tsy noho ny tsy nahafahany nanohy ny courant. Ny andrana ataontsika dia mitarika antsika hino fa ny riandrano amin'ny fitaovana superconducting dia afaka mikoriana mandritra ny an'hetsiny taona, raha tsy mihoatra. Ny elektrônika amin'ny superconductor dia afaka mikoriana mandrakizay, mamindra angovo maimaim-poana.

в tsy misy fanoherana misy riandrano lehibe afaka mikoriana amin'ny tariby superconducting, izay niteraka sahan'andriamby manana hery tsy mampino. Izy ireo dia azo ampiasaina hampitaingina fiarandalamby maglev (4), izay efa mahatratra 600 km/ora ny hafainganam-pandehany ary mifototra amin'ny superconducting andriamby. Na ampiasao amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra izy ireo, manolo ny fomba nentim-paharazana izay mihodina ny turbine amin'ny sahan'andriamby mba hamokarana herinaratra. Ny andriamby superconducting mahery dia afaka manampy amin'ny fanaraha-maso ny fihetsiky ny fusion. Ny tariby superconducting dia afaka miasa ho fitaovana fitahirizana angovo tsara indrindra, fa tsy bateria, ary ho voatahiry mandritra ny arivo sy iray tapitrisa taona ny mety ho ao anatin'ilay rafitra.

Ao amin'ny ordinatera quantum, azonao atao ny mikoriana manaraka ny famantaranandro na mifanohitra amin'ny famantaranandro amin'ny superconductor. Ny motera sambo sy fiara dia ho kely folo heny noho ny amin'izao fotoana izao, ary ny milina MRI diagnostika lafo vidy dia mety ho eo an-tananao. Nangonina avy amin'ny toeram-pambolena any amin'ny tany efitra midadasika manerana izao tontolo izao, ny angovo azo avy amin'ny masoandro dia azo tehirizina sy afindra tsy misy fatiantoka.

4. lamasinina maglev japoney

Araka ny voalazan'ilay mpahay fizika sady malaza malaza amin'ny siansa, KakuNy teknolojia toy ny superconductor dia hampiditra vanim-potoana vaovao. Raha mbola miaina amin'ny vanim-potoanan'ny herinaratra isika, ny superconductor amin'ny mari-pana amin'ny efitrano dia hitondra ny vanim-potoanan'ny andriamby.