Сверхпроводимость

Сверхпроводимость связана с именем голландского ученого Гейке Каммерлинга-Оннеса. В технике сверхпроводимость должна совершить настоящую революцию.

Сверхпроводимость связана с именем голландского ученого Гейке Каммерлинга-Оннеса

В конце 19 – начале 20 вв. ученым удалось перевести в жидкость все без исключения газы и даже чемпиона среди них – гелий. После этого была открыта сверхпроводимость. Температура кипения гелия всего на 4,2 градуса Цельсия выше абсолютного нуля, равного минус 273,16 градуса Цельсия.

Вначале 20 в., а точнее, до 1911 г., когда открыли сверхпроводимость, ученые совершенно не знали, как поведут себя проводники тока, в первую очередь металлы, при их охлаждении. Какая-то часть ученых считала, что электрическое сопротивление проводников с понижением температуры будет постоянно падать, и при температуре абсолютного нуля могло бы исчезнуть совсем. Таким способом хотели открыть сверхпроводимость. Но так как абсолютный нуль практически недостижим, то и сверхпроводимость, стало быть, реально не существует. Другие настаивали на том, что и при абсолютном нуле какое-то сопротивление останется из-за дефектов в кристаллах металлов, а поэтому сверхпроводимость тоже не проявится. А третьи и вовсе утверждали, что при приближении к абсолютному нулю сопротивление проводников возрастает и что сверхпроводимость вообще недостижима.

Сверхпроводимость интересовала и Каммерлинг-Оннеса. Весной 1911 г. он решил заморозить ртуть в недавно полученном им жидком гелии. В сосуд Дьюара, содержащий жидкий гелий, была помещена трубочка с ртутью, которая тотчас же там замерзла, а затем Каммерлинг-Оннес пропускал через ртуть ток и замерял электрическое сопротивление. Сопротивление столбика ртути с понижением температуры падало, пока эта температура не снизилась до 4,12 К. При этой температуре сопротивление скачком исчезло совсем!

Итак, сверхпроводимость была открыта! И открыта была сверхпроводимость не при недоступном абсолютном нуле, а при реальной температуре!

Если изготовить сверхпроводящее кольцо, поместить его в жидкий гелий и пустить по нему ток, то не менее 100 тысяч лет нужно для того, чтобы самыми точными приборами заметить его угасание!

Это было продемонстрировано в ходе эксперимента, где в замкнутом сверхпроводнике был индуцирован электрический ток, который протекал в нем без затухания. Эксперимент, правда, был прерван через 2,5 лет, из-за забастовки рабочих.

Строго говоря, сопротивление сверхпроводников равно нулю только для постоянного электрического тока. В переменном электрическом поле сопротивление сверхпроводника отлично от нуля и растёт с увеличением частоты поля. Этот эффект объясняется наличием наравне со сверхпроводящей фракцией электронов также и обычных электронов, число которых, однако, невелико. При помещении сверхпроводника в постоянное поле, это поле внутри сверхпроводника обращается в нуль, поскольку иначе сверхпроводящие электроны ускорялись бы до бесконечности, что невозможно. Однако в случае переменного поля поле внутри сверхпроводника отлично от нуля и ускоряет в том числе и нормальные электроны, с которыми связаны и конечное электрическое сопротивление.

Можно надеятся, что с развитием технологий сверхпроводимость сыграет огромную роль в истории человечества.

Инструменты