Суперпроводност
Из Википедије, слободне енциклопедије
Суперпроводност је феномен који се појављује код одређених материјала на ниским температурама, и карактерише га потпуно одсуство електричног отпора и пригушивање унутрашњег магнетног поља (Мајснеров ефекат).
Суперпроводност се појављује код разних материјала, укључујући и просте елементе попут калаја и алуминијума, разне маталне легуре, неке високо-"допиране" полупроводнике, и одређена керамичка једињења која садрже степен атома бакра и кисеоника. Друга врста једињења, позната као купрати, су високотемпературни суперпроводници. Суперпроводност се не појављује код племенитих метала попут злата и сребра, нити код феромагнетних метала попут гвожђа (мада гвожђе може да се претворити у суперпроводник ако се подвргне врло високим притисцима).
Суперпроводљивост је откривена 1911, али теоријска база ове појаве није била позната све до 1957. Те године су амерички физичари Џон Бардин (John Bardeen), Лион Купер (Leon Cooper) и Роберт Шрифер (Robert Schrieffer) објавили теорију суперпроводљивости (за конвенционалне, тада једино познате, суперпроводнике), сада познату као БЦС теорију, и на основу тог рада су добили Нобелову награду 1972. (То је била Бардинова друга Нобелова награда; прву је делио и добио за рад на развоју транзистора.) Кључни део БЦС теорије је интеракција између парова проводних електрона, названи Куперови парови, изазвани интеракцијом са позитивним јонима кристала.
Слободни електрон привлачно делује на блиске позитивне јоне, благо их приближавајући. Резултујућа благо повећана концентрација позитивног наелектрисања тада привлачи другог слободног електрона са импулсом супротним од првог. На нормалним температурама ова интеракција пара електрона је веома слаба у поређењу са енергијама топлотног кретања, али на јако ниским температурама постаје значајна.
Повезани на овај начин, парови електрона не могу индивидуално добити или изгубити мале количине енергије, као што би могли у делимично попуњеној проводној зони. Њихово спаривање даје енергетску празнину у дозвољеним квантним нивоима, а на ниским температурама не постоји довољно енергије судара да се прескочи ова празнина. Према томе електрони могу слободно да се крећу кроз кристал без икакве размене енергије кроз сударе, то јест са нултим отпором.
Постоји и класа материјала, позната као неконвенционални суперпроводници, код које се јавља суперпроводност, али чија су физичка својства у супротности са теоријом конвенционалних суперпроводника. Наиме, такозвани високотемпературни суперпроводници, откривени 1986., "функционишу" на температурама далеко вишим него што би то било могуће по конвенционалној теорији (ипак, ова температура је још увек далеко испод собне температуре.) Тренутно не постоји целовита теорија високотемпературне суперпроводности.
Једна од могућих користи суперпроводника је та што би помоћу њих било могуће да се електрична енергија чува дуго времена, практично без утрошака. Ипак да би се суперпроводници користили у пракси, потребно је да "функционишу" на температурама приближним собним (иначе би их утрошак енергије за хлађење учинио непрактичним). Зато већ дуги низ година научници раде на стварању суперпроводника који раде на све вишим температурама.
[уреди] Литература
- Young & Freedman, University Physics, 11th Edition, ISBN: 0-8053-8684-X
[уреди] Спољашње везе
