Що таке надпровідність?
Надпровідність пов'язана з ім'ям голландського вченого Гейке Каммерлінга-Оннеса. У техніці надпровідність має зробити справжню революцію.
Наприкінці 19 – на початку 20 ст. вченим вдалося перевести в рідину всі гази і навіть чемпіона серед них – гелій. Після цього було відкрито надпровідність. Температура кипіння гелію всього на 4,2 градуса Цельсія вище абсолютного нуля, що дорівнює мінус 273,16 градуса Цельсія.
На початку 20 ст., а точніше, до 1911 р., коли відкрили надпровідність, вчені зовсім не знали, як поведуться провідники струму, в першу чергу метали, при їх охолодженні. Якась частина вчених вважала, що електричний опір провідників зі зниженням температури буде постійно падати, і при температурі абсолютного нуля міг би зникнути зовсім. У такий спосіб хотіли відкрити надпровідність. Але оскільки абсолютний нуль практично недосяжний, то і надпровідність реально не існує. Інші наполягали на тому, що і при абсолютному нулі якийсь опір залишиться через дефекти в кристалах металів, а тому надпровідність теж не виявиться. А треті взагалі стверджували, що при наближенні до абсолютного нуля опір провідників зростає і що надпровідність взагалі недосяжна.
Надпровідність цікавила і Камерлінг-Оннеса. Навесні 1911 р. він вирішив заморозити ртуть у нещодавно отриманому ним рідкому гелії. У посудину Дьюара, що містить рідкий гелій, була поміщена трубочка з ртуттю, яка одразу там замерзла, а потім Каммерлінг-Оннес пропускав через ртуть струм і заміряв електричний опір. Опір стовпчика ртуті зі зниженням температури падав, поки ця температура не знизилася до 4,12 К. При цій температурі опір стрибком зник зовсім!
Отже, надпровідність було відкрито! І відкрита була надпровідність не при абсолютному недоступному нулі, а при реальній температурі!
Якщо виготовити надпровідне кільце, помістити його в рідкий гелій і пустити по ньому струм, то не менше 100 тисяч років потрібно для того, щоб найточнішими приладами помітити його згасання!
Це було продемонстровано в ході експерименту, де в замкнутому надпровіднику було індуковано електричний струм, який протікав у ньому без загасання. Експеримент, щоправда, був перерваний через 2,5 років через страйк робітників.
Строго кажучи, опір надпровідників дорівнює нулю лише постійного електричного струму. У змінному електричному полі опір надпровідника на відміну від нуля і зростає зі збільшенням частоти поля. Цей ефект пояснюється наявністю нарівні із надпровідною фракцією електронів також і звичайних електронів, кількість яких, однак, невелика. При поміщенні надпровідника в постійне поле, це поле всередині надпровідника перетворюється на нуль, оскільки інакше надпровідні електрони прискорювалися б до нескінченності, що неможливо. Однак у разі змінного поля поле всередині надпровідника відмінне від нуля і прискорює навіть нормальні електрони, з якими пов'язані і кінцевий електричний опір.
Можна сподіватися, що з розвитком технологій надпровідність відіграє величезну роль в історії людства.
