Supraconductivitate

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 23 mai 2022; verificările necesită 20 de modificări .

Supraconductivitatea  este proprietatea unor materiale de a avea rezistență electrică strict nulă atunci când ating o temperatură sub o anumită valoare (temperatura critică). Se știe că câteva sute de compuși, elemente pure, aliaje și ceramică trec în starea supraconductoare. Supraconductivitatea este un fenomen cuantic . De asemenea, se caracterizează prin efectul Meissner , care constă în deplasarea completă a câmpului magnetic din volumul supraconductorului. Existența acestui efect arată că supraconductivitatea nu poate fi descrisă pur și simplu ca conductivitate ideală în sensul clasic.

Descoperirea în 1986-1993 a unei serii de supraconductori de înaltă temperatură (HTSC) a împins departe limita de temperatură a supraconductivității și a permis utilizarea practică a materialelor supraconductoare nu numai la punctul de fierbere al heliului lichid (4,2 K), ci și la punctul de fierbere al azotului lichid (77 K), lichid criogenic mult mai ieftin.

Istoricul descoperirilor

Baza descoperirii fenomenului de supraconductivitate a fost dezvoltarea tehnologiilor de răcire a materialelor la temperaturi ultra-scăzute. În 1877, inginerul francez Louis Cayette și fizicianul elvețian Raoul Pictet au răcit independent oxigenul la o stare lichidă. În 1883 Zygmunt Wróblewski și Karol Olszewski au efectuat lichefierea azotului . În 1898, James Dewar a reușit să obțină și hidrogen lichid .

În 1893, fizicianul olandez Heike Kamerling-Onnes a început să se ocupe de problema temperaturilor ultra-scăzute . A reușit să creeze cel mai bun laborator criogenic din lume, în care a primit heliu lichid pe 10 iulie 1908 . Mai târziu, a reușit să-i aducă temperatura până la 1 Kelvin . Kamerling-Onnes a folosit heliu lichid pentru a studia proprietățile metalelor , în special, pentru a măsura dependența rezistenței lor electrice de temperatură [1] . Conform teoriilor clasice existente pe atunci [2] , rezistența ar fi trebuit să scadă lin odată cu scăderea temperaturii, dar exista și opinia că la temperaturi prea scăzute, electronii se vor opri practic și metalul va înceta complet să conducă curentul. Experimentele efectuate de Kamerling-Onnes cu asistenții săi Cornelis Dorsmann și Gilles Holst au confirmat inițial concluzia că rezistența a scăzut treptat. Cu toate acestea, pe 8 aprilie 1911, a descoperit în mod neașteptat că la 3 Kelvin (aproximativ -270 ° C), rezistența electrică a mercurului este practic zero. Următorul experiment, efectuat pe 11 mai, a arătat că o scădere bruscă a rezistenței la zero are loc la o temperatură de aproximativ 4,2 K (măsurători mai precise ulterioare au arătat că această temperatură este de 4,15 K). Acest efect a fost complet neașteptat și nu a putut fi explicat prin teoriile existente atunci.

În 1912, au fost descoperite încă două metale care trec în starea supraconductoare la temperaturi scăzute: plumbul și staniul . În ianuarie 1914, s-a demonstrat că supraconductivitatea este distrusă de un câmp magnetic puternic . În 1919, s-a constatat că taliul și uraniul sunt și ele supraconductoare [3] [4] .

Rezistența zero nu este singurul semn distinctiv al supraconductorilor. Una dintre principalele diferențe dintre supraconductori și conductorii ideali este efectul Meissner , descoperit de Walter Meissner și Robert Oksenfeld în 1933 .

Prima explicație teoretică a supraconductivității a fost dată în 1935 de frații Fritz și Heinz London . O teorie mai generală a fost construită în 1950 de V. L. Ginzburg și L. D. Landau . Ea a devenit larg răspândită și 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 a fost explicată pentru prima dată la nivel microscopic în 1957 de către fizicienii americani John Bardeen , Leon Cooper și John Schrieffer . Elementul central al teoriei lor, numit teoria BCS (Bardeen-Cooper-Schrieffer), este așa-numitele perechi de electroni Cooper .

Ulterior s-a constatat că supraconductorii sunt împărțiți în două mari familii: supraconductori de tip I (în special, mercurul le aparține) și tip II (care sunt de obicei aliaje de diferite metale). Lucrările lui L. V. Shubnikov în anii 1930 și A. A. Abrikosov în anii 1950 au jucat un rol semnificativ în descoperirea supraconductivității de tip II .

Pentru aplicații practice în electromagneții de mare putere, descoperirea în anii 1950 a supraconductorilor capabili să reziste la câmpuri magnetice puternice și să treacă densități mari de curent a fost de mare importanță . Așadar, în 1960, sub conducerea lui J. Künzler, a fost descoperit materialul Nb 3 Sn, firul din care este capabil să transmită un curent cu o densitate de până la 100 kA/cm² la o temperatură de 4,2 K, fiind în un câmp magnetic de 8,8 T.

În 1962, fizicianul englez Brian Josephson a descoperit (mai târziu numit după el) efectul unui curent supraconductor care curge printr-un strat dielectric subțire care separă doi supraconductori .

În 1986, Karl Müller și Georg Bednorz au descoperit un nou tip de supraconductori, numit de temperatură înaltă [5] . La începutul anului 1987, s-a demonstrat că compușii de lantan , stronțiu , cupru și oxigen (La-Sr-Cu-O) experimentează o creștere a rezistenței la aproape zero la o temperatură de 36 K. La începutul lui martie 1987, un supraconductor a fost primul obținut la o temperatură care depășește temperatura de fierbere a azotului lichid (77,4 K): s-a constatat că un compus de ytriu , bariu , cupru și oxigen (Y-Ba-Cu-O) are această proprietate. De la 1 ianuarie 2006, recordul aparține compusului ceramic Hg-Ba-Ca-Cu-O(F), descoperit în 2003, a cărui temperatură critică este de 138 K. Mai mult, la o presiune de 400 kbar , același compus este un supraconductor la temperaturi de până la 166 K [6] .

În 2015, a fost stabilit un nou record pentru temperatura la care se atinge supraconductibilitatea. Pentru H 2 S ( hidrogen sulfurat ) la o presiune de 100 GPa s-a înregistrat o tranziție supraconductoare la o temperatură de 203 K (-70 °C) [7] [8] .

În 2017, a fost descoperit fenomenul de supraconductivitate a grafenului cu o grosime de două straturi atomice rotite unul față de celălalt cu un unghi de 1,1 grade [9] .

În 2019, supraconductibilitatea a fost obținută pentru hidrura de lantan LaH₁₀ la -23 °C (250K) și mai jos la o presiune de 188 GPa. În acest caz, s-a observat histerezis: pe măsură ce temperatura a crescut peste 245 K, supraconductivitatea LaH₁₀ a dispărut [10] [11] . În plus, la Institutul de Cristalografie. Shubnikov a obținut supraconductivitate în hidrură de ytriu YH₆ la temperaturi de 224K la 166 GPa și 218K la 165 GPa (din februarie 2020, munca nu a fost revizuită). Efectul supraconductivității în astfel de hidruri se datorează structurii cristaline, în care atomii de hidrogen „învăluie” atomi mai grei, care determină structura rețelei cristaline și într-o astfel de structură nu împiedică formarea unui condensat Bose-Einstein . Conform calculelor, hidrurile ternare sunt de asemenea promițătoare: de exemplu, Li₂MgH₁₆ ar trebui să aibă o temperatură de tranziție la supraconductivitate de 473 K la o presiune de 2,5 Mbar [11] [12] .

Clasificare

Există mai multe criterii pentru clasificarea supraconductorilor. Iată pe cele principale:

Proprietățile supraconductoarelor

Rezistență electrică zero

Pentru curentul electric continuu, rezistența electrică a unui supraconductor este zero. Acest lucru a fost demonstrat în timpul unui experiment în care a fost indus un curent electric într-un supraconductor închis, care a circulat în el fără atenuare timp de 2,5 ani (experimentul a fost întrerupt de o grevă a muncitorilor care aduceau lichide criogenice).

Supraconductori într-un câmp de înaltă frecvență

Strict vorbind, afirmația că rezistența supraconductoarelor este zero este adevărată numai pentru curentul electric continuu . Într-un câmp electric alternativ, rezistența unui supraconductor este diferită de zero și crește odată cu creșterea frecvenței câmpului. Acest efect, în limbajul modelului cu două fluide al unui supraconductor , se explică prin prezența, împreună cu fracția supraconductoare a electronilor, a electronilor obișnuiți, al căror număr este însă mic. Când un supraconductor este plasat într-un câmp constant, acest câmp din interiorul supraconductorului dispare, deoarece, altfel, electronii supraconductori ar fi accelerați la infinit, ceea ce este imposibil. Cu toate acestea, în cazul unui câmp alternativ, câmpul din interiorul supraconductorului este diferit de zero și accelerează, printre altele, electronii normali, care sunt asociați atât cu rezistența electrică finită, cât și cu pierderile de căldură Joule. Acest efect este deosebit de pronunțat pentru astfel de frecvențe de lumină, pentru care energia unui cuantum este suficientă pentru a transfera un electron supraconductor într-un grup de electroni normali. Această frecvență se află de obicei în regiunea infraroșu (aproximativ 10 11 Hz), prin urmare, în domeniul vizibil, supraconductorii nu sunt practic diferiti de metalele obișnuite [14] .

Tranziție de fază la starea supraconductoare

Intervalul de temperatură pentru trecerea la starea supraconductivă pentru probele pure nu depășește miimi de Kelvin și, prin urmare, o anumită valoare a lui Tc , temperatura de  tranziție la starea supraconductoare, are sens. Această valoare se numește temperatura critică de tranziție . Lățimea intervalului de tranziție depinde de neomogenitatea metalului, în primul rând de prezența impurităților și a tensiunilor interne. Temperaturile Tc cunoscute în prezent variază de la 0,0005 K pentru magneziu (Mg) la 23,2 K pentru compusul intermetalic de niobiu și germaniu (Nb 3 Ge, într-o peliculă) și 39 K pentru diborura de magneziu ( Mg B 2 ) pentru temperatură joasă supraconductori ( T c sub 77 K, punctul de fierbere al azotului lichid), până la aproximativ 135 K pentru supraconductori de temperatură înaltă care conțin mercur.

În prezent, faza HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+d (Hg−1223) are cea mai mare temperatură critică cunoscută, 135 K, iar la o presiune externă de 350 mii atmosfere, temperatura de tranziție crește la 164 K, ceea ce este cu doar 19 K mai puțin decât temperatura minimă înregistrată în condiții naturale pe suprafața Pământului. Astfel, supraconductorii în dezvoltarea lor au trecut de la mercur metalic (4,15 K) la supraconductori de temperatură înaltă care conțin mercur (164 K). În anul 2000, s-a demonstrat că o ușoară fluorurare a ceramicii cu mercur menționate mai sus face posibilă creșterea temperaturii critice la presiunea obișnuită la 138 K [15] .

Trecerea unei substanțe la starea supraconductoare este însoțită de o modificare a proprietăților sale termice. Cu toate acestea, această schimbare depinde de tipul de supraconductori luati în considerare. Deci, pentru supraconductorii de tip Ι, în absența unui câmp magnetic la temperatura de tranziție T c , căldura de tranziție (absorbție sau eliberare) dispare și, în consecință, sare capacitatea de căldură , ceea ce este caracteristic fazei . tranziție de tip ΙΙ . O astfel de dependență de temperatură a capacității termice a subsistemului electronic al supraconductorului indică prezența unui decalaj de energie în distribuția electronilor între starea fundamentală a supraconductorului și nivelul excitațiilor elementare. 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 a ordinului I. Pentru supraconductorii de tip ΙΙ, trecerea de la starea supraconductoare la starea normală în orice condiții va fi o tranziție de fază de tipul ΙΙ.

Efectul Meissner

O proprietate și mai importantă a unui supraconductor decât rezistența electrică zero este așa-numitul efect Meissner , care constă în forțarea unui câmp magnetic constant din supraconductor. Din această observație experimentală se ajunge la o concluzie despre existența unor curenți neamortizați în apropierea suprafeței supraconductorului, care creează un câmp magnetic intern opus câmpului magnetic extern aplicat și compensându-l.

Un câmp magnetic suficient de puternic la o anumită temperatură distruge starea supraconductoare a materiei. Un câmp magnetic cu o putere H c , care la o anumită temperatură determină o tranziție a unei substanțe dintr-o stare supraconductoare la o stare normală, se numește câmp critic . Pe măsură ce temperatura supraconductorului scade, valoarea lui H c crește. Dependența de temperatură a câmpului critic este descrisă cu o 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 prin supraconductor , deoarece creează un câmp magnetic mai mare decât cel critic.

Distrugerea stării supraconductoare sub acțiunea unui câmp magnetic este diferită pentru 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 dispare supraconductivitatea.

Efectul Little-Parks

În 1963, oamenii de știință Little și Parks au descoperit că temperatura de tranziție a unui cilindru cu pereți subțiri de rază mică în starea supraconductoare periodic (cu o perioadă egală cu cuantumul fluxului ) depinde de mărimea fluxului magnetic . [16] Acest efect este una dintre manifestările naturii cuantice macroscopice a supraconductivității. [17] [18]

Efect izotopic

Efectul izotopic în supraconductori este că temperaturile T c sunt invers proporționale cu rădăcinile pătrate ale maselor atomice ale izotopilor aceluiași element supraconductor . În consecință, preparatele monoizotopice diferă oarecum la temperaturi critice de amestecul natural și unele de altele [19] .

London Moment

Un supraconductor rotativ generează un câmp magnetic care este 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 axa lor de rotație. Deoarece rotoarele giroscoapelor erau sfere aproape perfect netede , utilizarea momentului Londra a fost una dintre puținele modalități de a determina axa lor de rotație .

Momentul gravitomagnetic al Londrei

O rotație și în același timp accelerată, adică creșterea vitezei inelului supraconductor generează un câmp gravitațional . Experimentele legate de momentul gravitomagnetic al Londrei au fost efectuate de Martin Taimar de la compania austriacă ARC Seibersdorf Research și Clovis de Matos de la Agenția Spațială Europeană (ESA) în 2006. Experimentatorii au măsurat pentru prima dată câmpul gravitomagnetic creat artificial în acest mod . Taimar și de Matos consideră că acest efect explică misterul în diferența dintre masa perechilor Cooper măsurată anterior cu mare precizie (aceștia sunt electroni care asigură conductivitate într-un supraconductor) și aceeași masă obținută pe hârtie - conform calculelor cuantice. teorie [20] [21] .

Cercetătorii au numit efectul gravitațional descoperit experimental „ momentul Londra gravitomagnetic ”, prin analogie cu un efect magnetic similar: apariția unui câmp magnetic în timpul rotației unui supraconductor, numit „ momentul Londra ” [22] .

Câmpul indus în acest fel a fost de 100 de milioane de ori mai slab decât câmpul gravitațional al Pământului . Și deși acest efect a fost prezis de Teoria Generală a Relativității , această intensitate a câmpului s-a dovedit a fi cu 20 de ordine de mărime mai puternică decât valoarea calculată [22]

Supraconductivitate în biofizică

În chimia organică, există molecule poliatomice care conțin așa-numitele legături conjugate . Ele sunt realizate prin intermediul electronilor, care se pot mișca în întreaga moleculă, ca electronii din metale. Astfel de molecule sunt supraconductori mici. Proprietățile lor de supraconductivitate se manifestă în interacțiunea unei molecule cu lumina, în efectul Meissner etc. [23]

Supraconductivitate în stele neutronice

Miezul unei stele neutronice poate fi într-o stare supraconductoare cu o temperatură critică K. În acest caz, perechile de neutroni legați au o energie de legare de MeV [23] .

Explicația teoretică a efectului de supraconductivitate

În prezent, nu există o teorie microscopică pe deplin satisfăcătoare a supraconductivității [24] .

Deja într-un stadiu relativ timpuriu în studiul supraconductivității, în orice caz, după crearea teoriei Ginzburg-Landau , a devenit evident că supraconductivitatea este o consecință a unificării numărului macroscopic de electroni de conducție într-o singură stare mecanică cuantică. O caracteristică a electronilor legați într-un astfel de ansamblu este că nu pot face schimb de energie cu rețeaua în porțiuni mici, mai puțin decât energia lor de legare în ansamblu. Aceasta înseamnă că atunci când electronii se mișcă într-o rețea cristalină, energia electronilor nu se modifică, iar substanța se comportă ca un supraconductor cu rezistență zero. Considerația cuantico-mecanică arată că în acest caz nu există o împrăștiere a undelor de electroni prin vibrațiile termice ale rețelei sau impurități. Și asta înseamnă absența rezistenței electrice. O astfel de unire a particulelor este imposibilă într-un ansamblu de fermioni. Este caracteristic unui ansamblu de bosoni identici. Faptul că electronii din supraconductori sunt combinați în perechi bosonice rezultă din experimentele de măsurare a mărimii unui cuantum de flux magnetic, care este „înghețat” în cilindrii supraconductori goali. Prin urmare, deja la mijlocul secolului al XX-lea, principala sarcină a creării teoriei supraconductivității a fost dezvoltarea unui mecanism pentru împerecherea electronilor. Prima teorie care pretinde a fi o explicație microscopică a cauzelor supraconductivității a fost teoria Bardeen-Cooper-Schrieffer , creată de ei în anii 1950. Această teorie a primit recunoaștere universală sub numele de BCS și a fost distinsă cu Premiul Nobel în 1972 . Atunci când și-au creat teoria, autorii s-au bazat pe efectul izotopului , adică pe influența masei unui izotop asupra temperaturii critice a unui supraconductor. Se credea că existența sa indică în mod direct formarea unei stări supraconductoare datorită funcționării mecanismului fonon .

Teoria BCS a lăsat câteva întrebări fără răspuns. Pe baza ei, s-a dovedit a fi imposibil de rezolvat problema principală - pentru a explica de ce supraconductorii specifici au una sau alta temperatură critică. În plus, experimente ulterioare cu substituții izotopice au arătat că, datorită anarmonicității vibrațiilor de punct zero ale ionilor din metale, există un efect direct al masei ionului asupra distanțelor interionice din rețea și, prin urmare, direct asupra valorii energia Fermi a metalului. Prin urmare, a devenit clar că existența efectului izotop nu este o dovadă a mecanismului fonon, ca singurul posibil responsabil pentru împerecherea electronilor și apariția supraconductivității. Nemulțumirea față de teoria BCS în anii următori a condus la încercări de a crea alte modele, cum ar fi modelul de fluctuație a spinului și modelul bipolaron. Cu toate acestea, deși au luat în considerare diferite mecanisme de combinare a electronilor în perechi, aceste evoluții nu au condus nici la progrese în înțelegerea fenomenului de supraconductivitate.

Problema principală pentru teoria BCS este existența supraconductivității la temperatură înaltă , care nu poate fi descrisă de această teorie.

Aplicații ale supraconductivității

S-au făcut progrese semnificative în obținerea supraconductivității la temperatură înaltă . Pe baza cermeților, de exemplu, compoziția YBa 2 Cu 3 O x , se obțin substanțe pentru care temperatura T c a trecerii la starea supraconductoare depășește 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 obține câmpuri magnetice puternice (de exemplu, în ciclotroni), deoarece nu există pierderi de căldură în timpul trecerii curenților puternici prin supraconductor care creează câmpuri magnetice puternice. Totuși, datorită faptului că câmpul magnetic distruge starea de supraconductivitate, așa-numitele câmpuri magnetice sunt folosite pentru a obține câmpuri magnetice puternice. supraconductori de al doilea fel, în care este posibilă coexistența supraconductivității și a câmpului magnetic. În astfel de supraconductori, câmpul magnetic provoacă apariția unor fire subțiri de metal normal care pătrund în eșantion, fiecare dintre acestea transportând 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 . În tehnologia de fabricare a magneților supraconductori , se folosesc în principal următorii supraconductori:

Compus Tc , K jc , A/cm2 ( T ), la 4,2 K B c , T (T, K)
NbTi 9,5—10,5 (3—8)⋅10 4 (5) 12,5-16,5 (1,2)
12 (4,2)
Nb 3 Sn 18.1—18.5 (1—8)⋅10 5 (0) 24,5-28 (0)
NbN 14,5—17,8 (2—5)⋅10 7 (18) 25 (1,2)
8-13 (4,2)

Există detectoare de fotoni bazate pe supraconductori. Unii folosesc prezența unui curent critic, folosesc și efectul Josephson , reflexia Andreev etc. Astfel, există detectoare supraconductoare de un singur foton (SSPD) [25] pentru detectarea fotonilor unici în domeniul IR, care au un număr de avantaje față de detectoare de o gamă similară ( PMT , etc.) folosind alte metode de înregistrare.

Caracteristici comparative ale celor mai comune detectoare IR, atât nesuperconductoare (primele patru) cât și supraconductoare (ultimele trei):

Tip de detector Rata maximă de numărare, s −1 Eficiență cuantică, % , s− 1 [26] NEP, W [27]
InGaAs PFD5W1KSF APS (Fujitsu) 1⋅10 6 ≈20 ≈6⋅10 3 ≈1⋅10 -17
R5509-43 PMT (Hamamatsu) 9⋅10 6 unu 1,6⋅10 4 ≈1⋅10 -16
Si APD SPCM-AQR-16 (EG\&G) 5⋅10 6 0,01 ≈1⋅10 -16 -
Mepsicron II (Quantar) 1⋅10 6 0,001 0,1 -
STJ 5⋅10 3 60 - -
TES 5⋅10 3 90 mai mic de 1⋅10 -3 mai puțin de 1⋅10 -19
SSPD 7⋅10 7 treizeci mai mic de 1⋅10 -3 6⋅10 -18

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 complexi, care amintesc de vârtejurile din lichide, doar rolul liniilor de curgere în ei este jucat de linii de-a lungul cărora se aliniază magneții (domeniile) elementare.

Absența pierderilor de încălzire în timpul trecerii curentului continuu printr-un supraconductor face atractivă utilizarea cablurilor supraconductoare pentru livrarea energiei electrice, deoarece un singur cablu subțire subteran este capabil să transmită putere, ceea ce în metoda tradițională necesită un circuit de linie electrică 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 de transmisie superconductoare comercială a fost pusă în funcțiune de American Superconductor pe Long Island , New York , la sfârșitul lunii iunie 2008 [28] . Sistemele de energie din Coreea de Sud urmau să creeze până în 2015 linii electrice supraconductoare cu o lungime totală de 3000 km [29] .

O aplicație importantă se găsește în dispozitivele inelare supraconductoare miniaturale - SQUIDs , a căror funcționare se bazează pe relația dintre modificările fluxului magnetic și tensiune. Ele fac parte din magnetometrele suprasensibile care măsoară câmpul magnetic al Pământului și sunt, de asemenea, utilizate în medicină pentru a obține magnetograme ale diferitelor organe [30] .

Supraconductorii sunt, de asemenea, folosiți în maglevs .

Fenomenul de dependență a temperaturii trecerii la starea supraconductoare de mărimea câmpului magnetic este utilizat în criotroni  - rezistențe controlate.

În URSS , turbogeneratoarele KGT-20 și KGT-1000 au fost create pe baza supraconductoarelor la începutul anilor 1980 [31] , [32] . Ulterior, primul turbogenerator criogenic din lume cu o capacitate de 20 MW a fost creat la Institutul de Inginerie Electrică din Leningrad (după finalizarea testării, a fost inclus în sistemul de alimentare din Leningrad) [33] .

O direcție promițătoare este crearea de mașini electrice supraconductoare .

Vezi și

Note

  1. ↑ Kamerlingh Onnes H.  // Comunicații Leiden. - 1911. - P. 81-83. Arhivat din original pe 27 ianuarie 2021.
  2. ↑ Descoperirea supraconductivității Arhivat 27 octombrie 2012 la Wayback Machine  - un capitol din cartea „Physics of the 20th Century: Key Experiments” de J. Trigg
  3. ↑ Dirk van Delft și Peter Kes. Descoperirea supraconductivității  (engleză)  // Physics Today . - 2010. - Vol. 63. - P. 38-43 .  (link indisponibil)
  4. ↑ Alexey Levin. Supraconductivitatea își sărbătorește centenarul . Elements.ru (8 aprilie 2011). Preluat la 8 aprilie 2011. Arhivat din original la 23 august 2011.
  5. ↑ V. L. Ginzburg , E. A. Andryushin. Capitolul 1. Descoperirea supraconductivității // Supraconductivitate . — Ediția a II-a, revizuită și completată. - Alfa-M, 2006. - 112 p. - 3000 de exemplare.  — ISBN 5-98281-088-6 . Arhivat pe 13 septembrie 2011 la Wayback Machine
  6. ↑ V. L. Ginzburg , E. A. Andryushin. Capitolul 5. Stea de supraconductivitate // Superconductivitate . — Ediția a II-a, revizuită și mărită. - Alfa-M, 2006. - 112 p. - 3000 de exemplare.  — ISBN 5-98281-088-6 . Arhivat pe 2 iulie 2014 la Wayback Machine
  7. ↑ A.P. Drozdov, M.I. Eremets, I.A. Troyan, V. Ksenofontov, S.I. Shylin. Supraconductivitate convențională la 203 kelvin la presiuni mari în sistemul de hidrură de  sulf  // Nature . - 2015. - doi : 10.1038/nature14964 .
  8. ↑ Experții au confirmat supraconductivitatea hidrogenului sulfurat obișnuit , N + 1  (18 august 2015). Arhivat din original la 1 octombrie 2015. Preluat la 22 august 2015.
  9. ↑ 1 2 Yuan Cao, Valla Fatemi, Shiang Fang, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Efthimios Kaxiras și Pablo Jarillo-Herrero Supraconductivitate neconvențională în superrețele de grafen cu unghi magic Arhivat 8 februarie 2019 la Wayback Machine // Nature , volumul 556, paginile 556, 43-50, (05 aprilie 2018)
  10. ↑ Somayazulu, Maddury. Dovezi pentru supraconductivitate peste 260 K în superhidrură de lantan la presiuni megabar: [ ing. ]  / Maddury Somayazulu, Muhtar Ahart, Ajay K. Mishra … [ și colab. ] // Scrisori de revizuire fizică. - 2019. - Vol. 122, nr. 2 (14 ianuarie). — art. 027001. - doi : 10.1103/PhysRevLett.122.027001 .
  11. ↑ 1 2 Korzhimanov, A. Rezultatele anului 2019 în fizică // Elemente. - 2020. - 12 februarie. — [ Videoclip pe YouTube începând cu 42:10 42:10-59:10].
  12. ↑ Bi, Tiange. Căutarea supraconductivității în hidruri de înaltă presiune ]  / Tiange Bi, Niloofar Zarifi, Tyson Terpstra … [ și colab. ] // ScienceDirect. - 2019. - Feb. - arXiv : 1806.00163 . - doi : 10.1016/B978-0-12-409547-2.11435-0 .
  13. ↑ Superconductivity and superfluidity, 1978 , p. 129.
  14. ↑ Sivukhin D. V. § 80. Supraconductorii și proprietățile lor magnetice // Curs general de fizică. - M . : Nauka , 1977. - T. III. Electricitate. - S. 333. - 688 p.
  15. ↑ Progresul chimiei. - 2000. - T.69, nr. 1. p. 3-40
  16. ↑ W. A. ​​​​Little și R. D. Parks, Physical Review Letters, Vol. 9, pagina 9, (1962).
  17. ↑ M. Tinkham, Phys. Rev. 1963.129, p.2413
  18. ↑ M. Tinkham, Introducere în supraconductivitate. Atomizdat M.1980
  19. ↑ Superconductivity and superfluidity, 1978 , p. douăzeci.
  20. ↑ Spre un nou test de relativitate generală? . Arhivat din original la 1 ianuarie 2017. Preluat la 7 iunie 2017.
  21. ↑ M. Tajmar, F. Plesescu, K. Marhold, CJ de Matos. Detectarea experimentală a momentului gravitomagnetic de la Londra  // arXiv:gr-qc/0603033. — 09-03-2006. Arhivat din original pe 22 iulie 2017.
  22. ↑ 1 2 europeni au efectuat experimente asupra gravitației artificiale . www.membrana.ru. Preluat la 7 iunie 2017. Arhivat din original la 3 mai 2017.
  23. ↑ 1 2 Kresin V. Z. Despre supraconductivitate // Scolari despre fizica modernă. Fizica stării solide. - M., Iluminismul , 1975. - Tiraj 100.000 exemplare. - Cu. 37-38
  24. ↑ Fizica temperaturilor scăzute, 1963 , p. 151.
  25. ↑ SCONTEL-Produse (downlink) . Consultat la 12 septembrie 2009. Arhivat din original pe 14 septembrie 2009. 
  26. ↑ Numărul de activări a detectorului în absența radiațiilor
  27. ↑ NEP (noise-equivalent power) - putere de zgomot echivalentă. Puterea de zgomot echivalentă este înțeleasă ca valoarea pătrată medie a puterii de fluctuații ale fluxului luminos incident pe fotodetector, la care ar avea loc fluctuații de curent în fotodetector în absența zgomotului intrinsec, corespunzătoare fluctuațiilor observate datorate zgomot intrinsec.
  28. ↑ Monica Heger. Supraconductorii intră în serviciul de utilitate comercială . Spectrul IEEE . Data accesului: 19 ianuarie 2012. Arhivat din original la 14 februarie 2010.
  29. ↑ Joseph Milton. Supraconductorii devin majori . Nature-News . Data accesului: 19 ianuarie 2012. Arhivat din original la 9 octombrie 2010.
  30. ↑ Ginzburg V. L. , Andryushin E. A. Application of weak superconductivity - SQUIDs // Superconductivity. - M . : Pedagogie , 1990. - S. 92-95. — 112 p. - ( Oamenii de știință - școlarului ). — ISBN 5715503051 .
  31. ↑ Glebov, 1981 .
  32. ↑ Antonov, 2013 .
  33. ↑ E. Druzhinina. Miracole ale supraconductivității (spune academicianul I. Glebov) // „Steaua roșie” din 4 martie 1988. p.4

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii