Что такое сверхпроводимость?

http://chemiris.chem.binghamton.edu/chem445/HighTc/HighTc.htm

Сверхпроводимость - это явление, наблюдаемое в ряде металлов и керамических материалов. Когда эти материалы охлаждают до температуры - от близкой к абсолютному нулю (459179 градусов по Фаренгейту, 0 градусов по Кельвину, 1440 градусов Цельсия) в жидком азоте, температура (-23,6 F, 77 K, -196 C), они не имеют электрического сопротивления. Температура, при которой электрическое сопротивление равно нулю, называется критической температурой (Тс) и варьируется в зависимости от индивидуальных материалов. Для практических целей, критическая температура достигается путем охлаждения материалов в жидком гелии или жидком азоте. В ниже приведенной таблице показаны критические температуры различных сверхпроводников:

Материал	Тип	Tc(K)
Цинк	металл	0.88
Алюминий	металл	1.19
Олово	металл	3.72
Ртуть	металл	4.15
YBa2Cu3O7	керамические	90
TlBaCaCuO	керамические	125

Поскольку эти материалы не имеют электрического сопротивления, т.е. электроны могут свободно перемещаться в них, они могут обладать электрическим током в течение длительного времени без потери энергии, тепла.

Классическая демонстрация Эффекта Meйсснера. Сверхпроводящий диск на основании, охлажденном жидким азотом, заставляет магнит выше подниматься.

Другая особственность сверхпроводника заключается в том, что после перехода от нормального состояния к сверхпроводящему состоянию, внешние магнитные поля не могут проникнуть в него. Этот эффект называется эффектом Мейсснера.

Как электроны перемещаются в сверхпроводниках? Давайте посмотрим на это более внимательно. Электроны могут свободно перемещаться в кристаллической решетке - вот почему сверхпроводник проводит тепло и электричество очень хорошо. В типичных металлах в нормальном состоянии электроны, двигаясь, сталкиваются с атомами и теряют энергию в виде тепла. В сверхпроводнике связанные пары электронов перемещаются быстрее между атомами, с меньшими энергетическими потерями.

Отрицательно заряженной электрон, двигаясь через пространство между двумя рядами - положительно заряженных ионов, оказывает влияние на атомы. Это искажение заставляет второй электрон двигаться за ним. Этот второй электрон сталкивается с меньшим сопротивлением, подобно легковому автомобилю после грузовика на автостраде сталкивается с меньшим количеством сопротивления воздуха. Два электрона перемещаются вместе в паре и испытывают меньшее сопротивление в целом. В сверхпроводнике, электронные пары постоянно формируются, нарушая и преобразуя, но полный эффект - то, что электроны двигаются с маленьким сопротивлением или без него.

Последняя особственность сверхпроводников заключается в том, что, когда к двум из них присоединяются тонким изолирующим слоем, то становится более легко для электронных пар пройти от одного сверхпроводника до другого без сопротивления (постоянный ток Джозефсоновский эффект). Этот эффект имеет значения для сверхбыстрых электрических выключателей, которые могут использоваться, чтобы делать маленькие, быстродействующие компьютеры. Будущие исследования сверхпроводимости заключается в том, чтобы найти материалы, которые будут переходить в сверхпроводящее состояние при комнатной температуре. Когда это произойдет, в мире электроники, энергетики и транспорта будет переворот.