| در سال 1911، فیزیکدان هلندی کامرلینگ اونژ کشف کرد که مقاومت ویژه در دماهای پایین حدود چهار کلوین ، بطور کامل از میان می‌رود. این پدیده را ابررسانایی می‌گویند. |
|
اهمیت خاصیت ابررسانایی
پدیده ابررسانایی در تکنولوژی از توانایی گسترده‌ای بر خوردار است، زیرا بر پایه این پدیده
بارهای الکتریکی می‌توانند بدون تلفات گرمایی از یک ماده رسانا عبور کنند. به عنوان مثال جریانی که در یک حلقه ابررسانا بدون وجود هیچ باتری الکتریکی القا می‌شود، می‌تواند چند سال بدون کاهش باقی بماند. در حال حاضر از یک ابررسانای بزرگ برای ذخیره کردن
انرژی الکتریکی در دستگاه تاکوما در واشنگتن آمریکا استفاده می‌شود. ذخیره انرژی در این حلقه تا پنج مگاوات بالا می‌رود و انرژی در مدت مورد نظر آزاد می‌شود.
مشکل گسترش تکنولوژی ابررسانایی
مشکل موجود در گسترش تکنولوژی ابررسانایی همیشه دماهای پایین مورد نیاز برای نگهداری خاصیت ابررسانایی است به عنوان ممثال انرژی آهنربا در یک شتابدهنده بزرگ آزمایشگاه فرمی به وسیله جریان موجود در ابررساناییکه باید در دمای حدود چهار
درجه کلوین (دمای هلیوم مایع) نگهداری شوند، تامین می‌شود.
اما در سال 1986، مواد سرامیکی جدیدی کشف شدند که در دماهای بالاتر ابررسانا می‌شوند. به دلیل اهمیت خاصیت ابررسانایی مطالعات زیادی در این زمینه انجام گرفته و به این ترتیب ایجاد خاصیت ابررسانایی در دماهای بالاتر نیز امکان‌پذیر شده است.
دمای جوش مایع 77 درجه کلوین است، بنابراین از این سرد کننده ارزان قیمت (که از
آب معدنی هم ارزانتر است) می‌توان به جای
هلیوم مایع استفاده کرد.
تفوت خاصیت رسانایی و ابررسانایی
نباید تصور کرد که پدیده ابررسانایی صرفا خاصیتی در جهت بهبود فرایند رسانایی می‌باشد. این دو فرایند کاملا متفاوت هستند. در واقع در حالیکه بهترین رسانای عادی نظیر
نقره یا
مس ، ابر رسانا نمی‌شوند. ابررساناهای کشف شده جدید ،
موادی سرامیکی هستند که در شرایط عادی عایق هستند.
نظریه B.C.S
سازوکار ابررسانایی که تا 60سال بعد از کشف این پدیده بدون تعیین مانده بود، تا آنکه جان باردین(J. Bardeen) لئون کوپر(L.Cooper) و رابرت شریفر(R. Schrieffer) بطور نظری این پدیده را توضیح دادند و به همین دلیل در سال 1972
جایزه نوبل را به اشتراک دریافت کردند. اساس این نظریه که به خاطر ارائه دهندگان آن BCS (بارین ، کوپر ، شریفر) نامیده می‌شود، مبتنی بر این فرض است که حاملهای بار نه به صورت
تک الکترون ، بلکه به صورت زوج الکترون هستند. این زوجها را زوجهای کوپر می‌گویند که مانند تک ذرات بوده ولی خواص تک الکترونها را دارند.
چگونگی ایجاد زوجهای کوپر
الکترونها در حالت عادی یکدیگر را می‌رانند. درنتیجه برای تشکیل یک زوج الکترون سازو کار ویژه‌ای موردنیاز است. تصویر نیمه‌کلاسیکی که به درک پدیده BCS کمک می‌کند، چنین است که: یک الکترون شبکه را می‌شکافد، آن را اندکی وامی‌پیچدو سپس کمی از بار مثبت افزایشی با عمر بسیار کوتاه به جا می‌گذارد.
اگر در همین لحظه الکترون دیگری در نزدیکی آن وجود داشته باشد توسط بار مثبت این ناحیه جذب می‌شود وبا الکترون اول یک زوج تشکیل می‌دهد. معلوم شده است که ابررساناهای کشف‌شده جدید به وسیله زوجهای کوپر عمل می‌کنند، ولی تا سال 1988 هیچ توافقی در مورد سازوکار تشکیل این زوجها در سطح جهان به عمل نیامده بود.
کاربرد ابررسانایی
کاربردهای مهم وهیجان‌انگیز متعددی از ابررسانا در حال تکوین و تکمیل است. چندین سال است که
آهنربای الکتریکی ابررسانا در
آزمایشگاههای تحقیقاتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. همین که عبور جریان از پیچه‌های چنین آهنربایی آغاز شد، برای ادامه جریان به توان ورودی جدید نیاز نیست زیرا اتلاف انرژی در
مقاومت وجود ندارد. می‌توان پیچه‌ها را در حجم کمتری نیز جای داد، زیرا به ساختن مجاری عبور شاره خنک کننده نیز احتیاجی نیست .
پس آهنربای ابررسانا می‌توانند میدانهایی به مراتب قوی‌تر از
آهنرباهای الکتریکی معمولی ایجاد کنند. یکی از موارد کار بسیار جالب آهنربای ابررسانا تعلیق مغناطیسی است. فرض کنید یک حلقه ابررسانا در واگنی که روی
ریلهای مغناطیسی سوار شده است ، نصب شده باشد. جریانی که در حلقه القا می‌شود با ریل ، که آهنرباست، برهمکنش واقعه‌ای خواهند داشت و به این ترکیب می‌توان قطارها را در هوا معلق نگاه داشت.
مباحث مرتبط با عنوان
