Gịnị ma ọ bụrụ na ... anyị na-enweta nnukwu okpomọkụ superconductors? Njikọ nke olileanya

Ahịrị ọkụ na-enweghị atụ, injin eletriki na-ekpo ọkụ dị ala, superelectromagnets mechara jiri nwayọ na-akpakọ ọtụtụ nde ogo plasma na reactors fusion, ụgbọ okporo ígwè maglev dị jụụ na ngwa ngwa. Anyị nwere olile anya nke ukwuu maka superconductors ...

Nnukwu ọrụ A na-akpọ ọnọdụ ihe onwunwe nke nguzogide eletrik efu. A na-enweta nke a na ụfọdụ ihe na oke okpomọkụ dị ala. O choputara onu ogugu a Kamerling Onnes (1) na mercury, na 1911. physics oge ochie enweghị ike ịnagide nkọwa ya. E wezụga nguzogide efu, akụkụ ọzọ dị mkpa nke superconductor bụ kwapụ oghere ndọta n'olu yaihe a na-akpọ mmetụta Meissner (n'ụdị I superconductors) ma ọ bụ ilekwasị anya na oghere magnet n'ime "vortices" (na ụdị II superconductor).

Ọtụtụ superconductors na-arụ ọrụ naanị na okpomọkụ dị nso na efu zuru oke. A na-akọ na ọ bụ 0 Kelvin (-273,15 Celsius C). Atomiki ije na okpomọkụ a ọ fọrọ nke nta ka ọ bụrụ nke ọ bụla. Nke a bụ mkpịsị ugodi nke superconductors. Ka ọ dị na mbụ eletrọn na-akpụ akpụ n'ime onye nduzi na-adaba na atom ndị ọzọ na-ama jijiji, na-akpata ike ọnwụ na iguzogide. Otú ọ dị, anyị maara na superconductivity ga-ekwe omume na elu okpomọkụ. Nke nta nke nta, anyị na-achọpụta ihe ndị na-egosi mmetụta a na obere Celsius, na nso nso a ọbụna na Celsius dị mma. Agbanyeghị, nke a na-agụnyekarị itinye nrụgide dị oke elu. Nrọ kachasị ukwuu bụ ịmepụta teknụzụ a na ụlọ okpomọkụ na-enweghị nnukwu nrụgide.

Ihe ndabere anụ ahụ maka ọnọdụ nke ọnọdụ nke superconductivity bụ nhazi nke ụzọ abụọ nke ndị na-ebu ibu - ihe a na-akpọ Cooper. Ụdị abụọ dị otú ahụ nwere ike ibili n'ihi nchikota nke electrons abụọ nwere ume yiri ya Ike Fermi, i.e. ike kacha nta nke ike nke usoro fermionic ga-abawanye mgbe ọ gbakwụnyere otu ihe ọzọ, ọbụlagodi mgbe ike nke mmekọrịta na-ejikọta ha dị ntakịrị. Nke a na-agbanwe àgwà eletrik nke ihe ahụ, ebe ọ bụ na ndị na-ebu otu bụ fermions na ụzọ abụọ bụ bosons.

Imekọ ihe ọnụ ya mere, ọ bụ usoro nke fermions abụọ (dị ka eletrọn) na-emekọrịta ihe n'etiti ibe ha site na ịma jijiji lattice kristal a na-akpọ phonons. A kọwara ihe omume ahụ Leona na-akwado na 1956 ma bụrụ akụkụ nke echiche BCS nke obere okpomọkụ superconductivity. Fermions nke mebere otu ụzọ Cooper nwere ọkara na-atụgharị (nke a na-eduzi n'akụkụ ndị ọzọ), mana ihe na-esi na ya pụta jupụtara, ya bụ, Cooper pair bụ boson.

Ụfọdụ ihe bụ superconductors na ụfọdụ okpomọkụ, dịka ọmụmaatụ, cadmium, tin, aluminum, iridium, platinum, ndị ọzọ na-abanye n'ọnọdụ nke superconductivity naanị na nnukwu nrụgide (dịka ọmụmaatụ, oxygen, phosphorus, sọlfọ, germanium, lithium) ụdị nke dị larịị (tungsten, beryllium, chromium), na ụfọdụ enweghị ike ịbụ nnukwu ihe, dị ka ọlaọcha, ọla kọpa, ọla edo, gas dị mma, hydrogen, ọ bụ ezie na ọla edo, ọla ọcha na ọla kọpa so na ndị nduzi kacha mma na ụlọ okpomọkụ.

"Elu okpomọkụ" ka na-achọ ezigbo okpomọkụ

Na 1964 afọ William A. Little tụrụ aro na enwere ike ịdị elu okpomọkụ dị elu n'ime organic polymers. Ntụnye a gbadoro ụkwụ na njikọta elektrọn na-emekọrịta ihe nke exciton, na-emegide njikọta phonon-mediated na tiori BCS. A na-eji okwu ahụ bụ "ndị na-ahụ maka okpomọkụ dị elu" kọwaa ezinụlọ ọhụrụ nke ceramics nke nwere ihe owuwu perovskite nke Johannes G. Bednorz na K.A chọpụtara. Muller na 1986, nke ha nwetara Nrite Nobel. Ihe ọhụrụ seramiiki superconductors (2) bụ nke sitere na ọla kọpa na oxygen gwakọtara ya na ihe ndị ọzọ dị ka lanthanum, barium na bismuth.

2. Efere seramiiki na-ese n'elu ihe ndọta dị ike

Site n'echiche anyị, "oke okpomọkụ" superconductivity ka dị obere. Maka nrụgide nkịtị, njedebe bụ -140 Celsius, na ọbụna ndị superconductors ka a na-akpọ "oke okpomọkụ." A na-enweta okpomọkụ dị elu nke -70 Celsius maka hydrogen sulfide na nrụgide dị oke elu. Otú ọ dị, ndị na-ahụ maka okpomọkụ dị elu chọrọ nitrogen mmiri mmiri dị ọnụ ala maka oyi, kama helium mmiri mmiri, nke dị mkpa.

N'aka nke ọzọ, ọ na-abụkarị seramiiki na-emebi emebi, ọ bụghị ihe bara uru maka iji ya na sistemụ eletrik.

Ndị ọkà mmụta sayensị ka kwenyere na e nwere nhọrọ ka mma na-echere ka a chọpụta ya, ihe ọhụrụ dị ịrịba ama nke ga-agbaso ụkpụrụ dị ka. superconductivity na ụlọ okpomọkụ, ọnụ na bara uru iji. Ụfọdụ nnyocha lekwasịrị anya na ọla kọpa, kristal dị mgbagwoju anya nke nwere ọkwa ọla kọpa na atom oxygen. Nnyocha na-aga n'ihu n'ime akụkọ ụfọdụ na-adịghị mma mana nke sayensị enweghị nkọwa na graphite nwere mmiri nwere ike ịrụ ọrụ dị ka onye na-ahụ maka ihe na-ekpo ọkụ n'ime ụlọ.

Afọ ndị na-adịbeghị anya abụrụla ezigbo iyi nke “mgbanwe,” “mmepụta ihe,” na “isiakwụkwọ ọhụrụ” n'ihe gbasara ịdị elu na oke okpomọkụ. N'ọnwa Ọktoba 2020, a kọwapụtara na ọnọdụ okpomọkụ dị n'ime ụlọ (na 15 Celsius C). carbon disulfide hydride (3), Otú ọ dị, na nnukwu nrụgide (267 GPa) nke laser green na-emepụta. The Holy Grail, nke ga-abụ ihe dị ọnụ ala dị ọnụ ala nke na-arụ ọrụ na ọnụ ụlọ okpomọkụ na nrụgide nkịtị, ka achọtabeghị.

3. Ihe sitere na carbon nke na-eme ka ọ dị elu na 15 Celsius.

Ọchịchịrị nke oge ndọta

Ndepụta nke ngwa ga-ekwe omume nke ndị na-ahụ maka okpomọkụ dị elu nwere ike ịmalite site na ngwá electronic na nkà na ụzụ kọmputa, ngwaọrụ mgbagha, ihe nchekwa nchekwa, mgba ọkụ na njikọ, generators, amplifiers, accelerators. Na-esote na listi ahụ: ngwaọrụ nwere mmetụta dị ukwuu maka ịlele oghere magnetik, voltaji ma ọ bụ mmiri iyi, ihe ndọta maka igwe MRI ahụike, Ngwa nchekwa ike magnetik, ụgbọ oloko mgbọ na-ebuli elu, injin, igwe na-emepụta ihe, ndị na-agbanwe agbanwe na ahịrị ọkụ. Isi uru nke ngwaọrụ ndị a na-ahụ maka nrọ ga-abụ nkwụsị ike dị ala, ọsọ ọsọ na-arụ ọrụ na oke uche.

Maka superconductors. Enwere ihe kpatara a na-ewukarị ụlọ ọrụ ọkụ n'akụkụ obodo ndị na-ekwo ekwo. Ọbụna pasent 30. kere ha Ike eletriki enwere ike ịla n'iyi na ahịrị nnyefe. Nke a bụ nsogbu a na-enwekarị na ngwa eletrik. Ọtụtụ n'ime ike na-eji ọkụ. Ya mere, akụkụ dị ịrịba ama nke mpaghara elu kọmputa na-etinye aka na ihe ndị na-eme ka ọ dị jụụ, nke na-enyere aka igbasa okpomọkụ nke sekit na-emepụta.

Superconductors na-edozi nsogbu nke ọnwụ ike n'ihi okpomọkụ. Dịka akụkụ nke nnwale, ndị ọkà mmụta sayensị, dịka ọmụmaatụ, jikwaa ịkpata ego ọkụ eletrik n'ime a superconducting mgbanaka ihe karịrị afọ abụọ. Na nke a na-enweghị ike ọzọ.

Naanị ihe kpatara eji kwụsị ugbu a bụ n'ihi na enweghị ohere ịnweta helium mmiri mmiri, ọ bụghị n'ihi na nke ugbu a enweghị ike ịga n'ihu na-asọ. Nnwale anyị na-eme ka anyị kwenye na mmiri dị na ihe ndị na-emepụta ihe nwere ike ịgba ọsọ ruo ọtụtụ narị puku afọ, ma ọ bụrụ na ọ bụghị karịa. Igwe ọkụ eletrik na superconductors nwere ike ịgba ọsọ ruo mgbe ebighị ebi, na-ebufe ike n'efu.

в enweghị mgbochi Nnukwu mmiri dị ugbu a nwere ike isi na waya na-ebugharị ebugharị, nke n'aka nke ya na-emepụta oghere magnetik nke ike dị egwu. Enwere ike iji ha na-ebugharị ụgbọ oloko maglev (4), nke nwere ike iru ọsọ ọsọ ruo 600 km / h ma dabere na ya. superconducting magnet. Ma ọ bụ jiri ha na ụlọ ọrụ ọkụ, dochie usoro ọdịnala nke na-atụgharị turbines na oghere magnetik iji mepụta ọkụ eletrik. Ihe ndọta dị ike na-arụ ọrụ nwere ike inye aka chịkwaa mmeghachi omume ngwakọta nuklia. The superconducting waya nwere ike na-arụ ọrụ dị ka ezigbo ike nchekwa ngwaọrụ kama batrị, na ike na usoro ga-edobe ruo otu puku na otu nde afọ.

Na kọmpụta quantum, ị nwere ike na-aga n'aka elekere ma ọ bụ n'aka elekere n'okirikiri na superconductor. Ụgbọ mmiri na injin ụgbọ ala ga-adị okpukpu iri karịa taa, na igwe MRI nyocha ahụike dị oke ọnụ ga-adaba n'ọbụ aka gị. Enwere ike ịchekwa ike anyanwụ anakọtara site n'ugbo ndị dị na mbara ọzara buru ibu na gburugburu ụwa na-enweghị ihe ọ bụla na-efunahụ ya.

4. Ụgbọ okporo ígwè maglev Japanese

Dị ka ọkà mmụta physics na onye ama ama nke sayensị si kwuo, KakuTeknụzụ dị ka superconductors ga-ebute oge ọhụrụ. Ọ bụrụ na anyị ka na-ebi n'oge ọkụ eletrik, ụlọ okpomọkụ superconductors ga-ewetara ha afọ nke magnetism.