Високотемпературна надпровідність
Рідкісне явище має таку дивовижну історію, як надпровідність – відкриття, зроблене Камерлінг-Оннесом у 1911 році. Але всі надпровідники переходили в надпровідний стан при дуже низьких температурах. Невже чудове явище – надпровідність – так і назавжди залишиться низькотемпературним феноменом? Виявляється, ще 1964 року американець Літтл висловив цікаву ідею щодо високотемпературної надпровідності. У його гіпотетичній моделі високотемпературна надпровідність мала виникати при температурах порядку 10000К!
Виявилося, що надпровідність виникає тому, що в металах між електронами діють невеликі сили... тяжіння. Звичайно, закон Кулона не скасовується, і два електрони продовжують відштовхувати один одного. Але окрім цього відштовхування, у металі виникають ще й сили тяжіння.
Електрон у металі – це не електрон у порожнечі, він оточений з усіх боків важкими іонами, що утворюють кристалічні гратку. Пролітаючи через якусь ділянку металу, електрон притягує до себе навколишні іони і тим самим намагається дещо змістити їх. Коли на це місце через невеликий час потрапляє інший електрон, він бачить перед собою збурені першим електроном іони і тим самим "відчуває" його присутність. Непряма взаємодія між електронами передається через зсунення іонів і призводить до виникнення сили тяжіння.
У деяких металах тяжіння між електронами більше кулонівського відштовхування. Встановлюється порядок в електронних рухах, який безладний тепловий рух зі свого боку прагнутиме знищити. Але при зниженні температури вплив теплового руху зменшуватиметься, і метал рано чи пізно повинен неодмінно перейти в надпровідний стан.
Те, що температури переходу в надпровідний стан звичайних металів та сплавів низькі – результат слабкості сил тяжіння, що виникають між електронами. Чи не можна влаштувати якось так, щоб сили тяжіння між електронами виникали не через зміщення іонів, а, скажімо, через зміщення легших електронів? Електрони набагато легші за іони, зміщуватимуться вони набагато охочіше. Сили тяжіння сильно зростуть і разом з ними зростуть і температури надпровідного переходу. Потрібно лише якось розділити електрони, що беруть участь у провідності, від електронів, які забезпечують тяжіння між ними.
Уявімо одномірний ланцюжок з атомів, наприклад, вуглецю, або якогось іншого елемента, яким може текти електричний струм. Присадимо з обох боків цього ланцюжка на якійсь відстані одна від одної великі групи атомів, здатних легко поляризуватися. Електрони цієї групи легко переміщатимуться з одного її кінця в інший під дією електричного поля. Електрон провідного ланцюжка, пролітаючи повз кожну бокову групу, викличе зміщення її електронів. А інший електрон, що проводить, буде відчувати вплив цього зсуву. І між електронами провідності знову виникатиме ефективне тяжіння, як і у разі переміщення іонів. Тільки тепер воно буде набагато більшим. Обчислення показують, що при температурах порядку 10000К повинна виникати високотемпературна надпровідність!
