ចុះបើ...យើងទទួលបាន superconductors សីតុណ្ហភាពខ្ពស់? ចំណងនៃក្តីសង្ឃឹម

ខ្សែបញ្ជូនដែលមិនមានការបាត់បង់ វិស្វកម្មអគ្គិសនីសីតុណ្ហភាពទាប អេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច ទីបំផុតបានបង្រួមប្លាស្មារាប់លានដឺក្រេនៅក្នុងរ៉េអាក់ទ័រទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែ ដែលជាផ្លូវដែក maglev ស្ងាត់ និងលឿន។ យើងមានក្តីសង្ឃឹមច្រើនសម្រាប់ superconductors...

ភាពអនុវត្តិ ស្ថានភាពសម្ភារៈនៃភាពធន់ទ្រាំអគ្គិសនីសូន្យត្រូវបានគេហៅថា។ នេះត្រូវបានសម្រេចនៅក្នុងសម្ភារៈមួយចំនួននៅសីតុណ្ហភាពទាបបំផុត។ គាត់បានរកឃើញបាតុភូត quantum នេះ។ Kamerling Onnes (1) នៅក្នុងបារត ក្នុងឆ្នាំ 1911។ រូបវិទ្យាបុរាណមិនអាចពិពណ៌នាអំពីវាបានទេ។ បន្ថែមពីលើភាពធន់នឹងសូន្យ មុខងារសំខាន់មួយទៀតរបស់ superconductors គឺ រុញវាលម៉ាញេទិកចេញពីបរិមាណរបស់វា។អ្វីដែលគេហៅថាឥទ្ធិពល Meissner (នៅក្នុងប្រភេទ I superconductors) ឬការផ្តោតនៃវាលម៉ាញេទិកទៅជា "vortices" (នៅក្នុង superconductors ប្រភេទ II) ។

superconductors ភាគច្រើនដំណើរការតែនៅសីតុណ្ហភាពជិតសូន្យដាច់ខាត។ វាត្រូវបានគេរាយការណ៍ថាមាន 0 Kelvin (-273,15 °C) ។ ចលនារបស់អាតូម នៅសីតុណ្ហភាពនេះវាស្ទើរតែមិនមាន។ នេះគឺជាគន្លឹះនៃ superconductors ។ ជាធម្មតា អេឡិចត្រុង ការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុង conductor ប៉ះទង្គិចជាមួយអាតូមរំញ័រផ្សេងទៀតដែលបណ្តាលឱ្យ ការបាត់បង់ថាមពលនិងភាពធន់. ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ យើងដឹងថា superconductivity គឺអាចធ្វើទៅបាននៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង។ បន្តិចម្ដងៗ យើងកំពុងស្វែងរកសម្ភារៈដែលបង្ហាញពីឥទ្ធិពលនេះនៅសីតុណ្ហភាពដកអង្សាសេទាប ហើយថ្មីៗនេះសូម្បីតែបូក។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នេះម្តងទៀតជាធម្មតាត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការអនុវត្តសម្ពាធខ្ពស់ខ្លាំង។ ក្តីសុបិន្តដ៏ធំបំផុតគឺបង្កើតបច្ចេកវិទ្យានេះនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ដោយគ្មានសម្ពាធដ៏ធំសម្បើម។

មូលដ្ឋានរូបវន្តសម្រាប់រូបរាងនៃស្ថានភាពនៃ superconductivity គឺ ការបង្កើតគូនៃអ្នកចាប់ទំនិញ - អ្វីដែលគេហៅថា Cooper. គូបែបនេះអាចកើតឡើងជាលទ្ធផលនៃការរួបរួមនៃអេឡិចត្រុងពីរដែលមានថាមពលស្រដៀងគ្នា។ ថាមពល Fermi, i.e. ថាមពលតូចបំផុតដែលថាមពលនៃប្រព័ន្ធ fermionic នឹងកើនឡើងបន្ទាប់ពីការបន្ថែមធាតុមួយបន្ថែមទៀត ទោះបីជាថាមពលនៃអន្តរកម្មដែលភ្ជាប់ពួកវាគឺតូចណាស់។ នេះផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីនៃសម្ភារៈ ដោយហេតុថាក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនតែមួយគឺ fermions ហើយគូគឺជា bosons ។

សហការ ដូច្នេះ វាគឺជាប្រព័ន្ធនៃ fermion ពីរ (ឧទាហរណ៍ អេឡិចត្រុង) អន្តរកម្មគ្នាទៅវិញទៅមកតាមរយៈការរំញ័រនៃបន្ទះគ្រីស្តាល់ ដែលហៅថា phonons ។ បាតុភូតនេះត្រូវបានពិពណ៌នា Leona សហការ ក្នុងឆ្នាំ 1956 និងជាផ្នែកមួយនៃទ្រឹស្តី BCS នៃ superconductivity សីតុណ្ហភាពទាប។ fermions ដែលបង្កើតជាគូ Cooper មានពាក់កណ្តាលវិល (ដែលត្រូវបានដឹកនាំក្នុងទិសដៅផ្ទុយ) ប៉ុន្តែការបង្វិលជាលទ្ធផលនៃប្រព័ន្ធគឺពេញលេញ នោះគឺគូ Cooper គឺជា boson ។

superconductors នៅសីតុណ្ហភាពជាក់លាក់គឺជាធាតុមួយចំនួនឧទាហរណ៍ cadmium, សំណប៉ាហាំង, អាលុយមីញ៉ូម, iridium, platinum, ផ្សេងទៀតចូលទៅក្នុងស្ថានភាពនៃ superconductivity តែនៅសម្ពាធខ្ពស់ខ្លាំងណាស់ (ឧទាហរណ៍, អុកស៊ីសែន, ផូស្វ័រ, ស្ពាន់ធ័រ, germanium, លីចូម) ឬនៅក្នុង ទម្រង់នៃស្រទាប់ស្តើង (tungsten, beryllium, chromium) ហើយខ្លះទៀតប្រហែលជាមិនទាន់មាន superconducting ដូចជាប្រាក់ ទង់ដែង មាស ឧស្ម័នដ៏ថ្លៃថ្នូ អ៊ីដ្រូសែន ទោះបីជាមាស ប្រាក់ និងទង់ដែងគឺជាចំហាយដ៏ល្អបំផុតនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ក៏ដោយ។

"សីតុណ្ហភាពខ្ពស់" នៅតែត្រូវការសីតុណ្ហភាពទាបបំផុត។

ក្នុងឆ្នាំ 1964 លោក William A. Little បានស្នើលទ្ធភាពនៃអត្ថិភាពនៃ superconductivity សីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៅក្នុង ប៉ូលីមែរសរីរាង្គ. សំណើនេះគឺផ្អែកលើការផ្គូផ្គងអេឡិចត្រុងដែលសម្របសម្រួលដោយ exciton ដែលផ្ទុយទៅនឹងការផ្គូផ្គង phonon-mediated នៅក្នុងទ្រឹស្តី BCS ។ ពាក្យថា "អាំងវឺតទ័រសីតុណ្ហភាពខ្ពស់" ត្រូវបានប្រើដើម្បីពិពណ៌នាអំពីគ្រួសារថ្មីនៃសេរ៉ាមិចដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធ perovskite ដែលត្រូវបានរកឃើញដោយ Johannes G. Bednorz និង C.A. Muller ក្នុងឆ្នាំ 1986 ដែលពួកគេបានទទួលរង្វាន់ណូបែល។ សារធាតុ superconductors សេរ៉ាមិចថ្មីទាំងនេះ (2) ត្រូវបានផលិតចេញពីទង់ដែង និងអុកស៊ីហ៊្សែន លាយជាមួយធាតុផ្សេងទៀតដូចជា lanthanum, barium និង bismuth ។

2. ចានសេរ៉ាមិចសំកាំងលើមេដែកដ៏មានឥទ្ធិពល

តាមទស្សនៈរបស់យើង ភាពធន់ខ្ពស់នៃ "សីតុណ្ហភាពខ្ពស់" នៅតែទាបនៅឡើយ។ សម្រាប់សម្ពាធធម្មតាដែនកំណត់គឺ -140 ° C ហើយសូម្បីតែ superconductors បែបនេះត្រូវបានគេហៅថា "សីតុណ្ហភាពខ្ពស់" ។ សីតុណ្ហភាពអនុភាពនៃ -70 ° C សម្រាប់អ៊ីដ្រូសែនស៊ុលហ្វីតត្រូវបានឈានដល់សម្ពាធខ្ពស់ខ្លាំង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ superconductors សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ត្រូវការអាសូតរាវដែលមានតំលៃថោកសម្រាប់ការធ្វើឱ្យត្រជាក់ជាជាង helium រាវ ដែលជាការចាំបាច់។

ម៉្យាងវិញទៀតវាភាគច្រើនជាសេរ៉ាមិចផុយ មិនសូវប្រើក្នុងប្រព័ន្ធអគ្គិសនីទេ។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅតែជឿថា មានជម្រើសដ៏ល្អប្រសើរមួយដែលកំពុងរង់ចាំការរកឃើញ ដែលជាសម្ភារៈថ្មីដ៏អស្ចារ្យដែលនឹងបំពេញតាមលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យដូចជា superconductivity នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់តម្លៃសមរម្យ និងជាក់ស្តែងក្នុងការប្រើប្រាស់។ ការស្រាវជ្រាវមួយចំនួនបានផ្តោតលើទង់ដែងដែលជាគ្រីស្តាល់ស្មុគស្មាញដែលមានស្រទាប់ស្ពាន់ និងអាតូមអុកស៊ីហ្សែន។ ការស្រាវជ្រាវបន្តលើរបាយការណ៍មិនប្រក្រតីមួយចំនួន ប៉ុន្តែមិនអាចពន្យល់បានតាមបែបវិទ្យាសាស្ត្រដែលថា ក្រាហ្វីតដែលត្រាំក្នុងទឹកអាចដើរតួជា superconductor នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។

ប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះគឺជាស្ទ្រីមពិតប្រាកដនៃ "បដិវត្តន៍" "របកគំហើញ" និង "ជំពូកថ្មី" នៅក្នុងវិស័យនៃ superconductivity នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាងនេះ។ នៅក្នុងខែតុលា ឆ្នាំ 2020 ភាពធន់ខ្ពស់នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ (នៅ 15 ° C) ត្រូវបានរាយការណ៍នៅក្នុង កាបូន disulfide hydride (3) ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយនៅសម្ពាធខ្ពស់ខ្លាំង (267 GPa) ដែលបង្កើតឡើងដោយឡាស៊ែរពណ៌បៃតង។ Holy Grail ដែល​នឹង​ក្លាយ​ជា​វត្ថុធាតុ​ដែល​មាន​តម្លៃ​ថោក​ដែល​នឹង​មាន​ឥទ្ធិពល​ខ្លាំង​នៅ​សីតុណ្ហភាព​បន្ទប់​និង​សម្ពាធ​ធម្មតា​នោះ​មិន​ទាន់​ត្រូវ​បាន​រក​ឃើញ​នៅ​ឡើយ​ទេ។

3. សម្ភារៈដែលមានមូលដ្ឋានលើកាបូនដែលមានលក្ខណៈ superconductive នៅ 15 ° C ។

ព្រឹកព្រលឹមនៃយុគសម័យម៉ាញេទិក

ការរាប់បញ្ចូលនៃកម្មវិធីដែលអាចធ្វើបាននៃ superconductors សីតុណ្ហភាពខ្ពស់អាចចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងអេឡិចត្រូនិច និងកុំព្យូទ័រ ឧបករណ៍តក្កវិជ្ជា ធាតុនៃអង្គចងចាំ កុងតាក់ និងការតភ្ជាប់ ម៉ាស៊ីនភ្លើង អំព្លីទ័រ ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនភាគល្អិត។ បន្ទាប់នៅក្នុងបញ្ជី៖ ឧបករណ៍ដែលមានភាពរសើបខ្លាំងសម្រាប់វាស់វាលម៉ាញេទិក វ៉ុល ឬចរន្ត មេដែកសម្រាប់ ឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រ MRI, ឧបករណ៍ផ្ទុកថាមពលម៉ាញេទិក, រថភ្លើងគ្រាប់កាំភ្លើង, ម៉ាស៊ីន, ម៉ាស៊ីនភ្លើង, ប្លែង និងខ្សែថាមពល។ គុណសម្បត្តិចម្បងនៃឧបករណ៍ superconducting សុបិន្តទាំងនេះនឹងមានការសាយភាយថាមពលទាបប្រតិបត្តិការល្បឿនលឿននិង ភាពរសើបខ្លាំង.

សម្រាប់ superconductors ។ មានហេតុផលដែលរោងចក្រថាមពលតែងតែត្រូវបានសាងសង់នៅជិតទីក្រុងដែលមមាញឹក។ សូម្បីតែ 30 ភាគរយ។ បង្កើតឡើងដោយពួកគេ។ ថាមពលអគ្គិសនី វាអាចបាត់បង់នៅលើខ្សែបញ្ជូន។ នេះគឺជាបញ្ហាទូទៅជាមួយឧបករណ៍អគ្គិសនី។ ថាមពលភាគច្រើនទៅកំដៅ។ ដូច្នេះផ្នែកសំខាន់នៃផ្ទៃកុំព្យូទ័រត្រូវបានឧទ្ទិសដល់ផ្នែកត្រជាក់ដែលជួយបញ្ចេញកំដៅដែលបង្កើតដោយសៀគ្វី។

Superconductors ដោះស្រាយបញ្ហានៃការបាត់បង់ថាមពលសម្រាប់កំដៅ។ ជាឧទាហរណ៍ ជាផ្នែកមួយនៃការពិសោធន៍ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រគ្រប់គ្រងដើម្បីរកប្រាក់ចំណូល ចរន្តអគ្គិសនីនៅខាងក្នុងសង្វៀន superconducting ជាងពីរឆ្នាំ។ ហើយនេះគឺដោយគ្មានថាមពលបន្ថែម។

ហេតុផលតែមួយគត់ដែលចរន្តឈប់គឺដោយសារតែមិនមានការចូលទៅកាន់អេលីយ៉ូមរាវ មិនមែនដោយសារតែចរន្តមិនអាចបន្តហូរបានទេ។ ការពិសោធន៍របស់យើងនាំឱ្យយើងជឿថា ចរន្តនៅក្នុងវត្ថុធាតុនាំចរន្តអាចហូរបានរាប់រយពាន់ឆ្នាំ ប្រសិនបើមិនមានលើសពីនេះទេ។ ចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុង superconductors អាចហូរជារៀងរហូតដោយផ្ទេរថាមពលដោយឥតគិតថ្លៃ។

в គ្មានការតស៊ូ ចរន្តដ៏ធំអាចហូរកាត់ខ្សែ superconducting ដែលបង្កើតជាដែនម៉ាញេទិចនៃថាមពលមិនគួរឱ្យជឿ។ ពួកគេអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីជិះរថភ្លើង Maglev (4) ដែលអាចឈានដល់ល្បឿនរហូតដល់ 600 គីឡូម៉ែត្រក្នុងមួយម៉ោង ហើយផ្អែកលើ មេដែក superconducting. ឬប្រើវានៅក្នុងរោងចក្រថាមពល ដោយជំនួសវិធីសាស្រ្តប្រពៃណីដែលទួរប៊ីនវិលក្នុងដែនម៉ាញេទិកដើម្បីបង្កើតអគ្គិសនី។ មេដែក​ដែល​មាន​អនុភាព​ខ្លាំង​អាច​ជួយ​គ្រប់គ្រង​ប្រតិកម្ម​លាយ​បញ្ចូល​គ្នា​បាន។ ខ្សែដែលផ្ទុកថាមពលខ្លាំងអាចដើរតួជាឧបករណ៍ផ្ទុកថាមពលដ៏ល្អជាជាងថ្ម ហើយសក្តានុពលនៅក្នុងប្រព័ន្ធនឹងត្រូវបានរក្សាទុកសម្រាប់មួយពាន់លានឆ្នាំ។

នៅក្នុងកុំព្យូទ័រ quantum អ្នកអាចហូរតាមទ្រនិចនាឡិកា ឬច្រាសទ្រនិចនាឡិកានៅក្នុង superconductor ។ ម៉ាស៊ីនកប៉ាល់ និងរថយន្តនឹងមានទំហំតូចជាងបច្ចុប្បន្ន XNUMX ដង ហើយម៉ាស៊ីន MRI វិភាគវេជ្ជសាស្ត្រថ្លៃៗនឹងសមនឹងបាតដៃរបស់អ្នក។ ប្រមូលបានពីកសិដ្ឋាននៅវាលខ្សាច់ដ៏ធំល្វឹងល្វើយជុំវិញពិភពលោក ថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យអាចត្រូវបានរក្សាទុក និងផ្ទេរដោយមិនបាត់បង់អ្វីទាំងអស់។

រថភ្លើង maglev របស់ជប៉ុន

នេះ​បើ​តាម​ការ​លើក​ឡើង​របស់​អ្នក​រូបវិទ្យា និង​ជា​អ្នក​និយម​វិទ្យាសាស្ត្រ​ដ៏​ល្បី។ កាគូបច្ចេកវិទ្យាដូចជា superconductors នឹងឈានទៅមុខក្នុងយុគសម័យថ្មី។ ប្រសិនបើយើងនៅតែរស់នៅក្នុងយុគសម័យនៃអគ្គីសនី នោះ superconductors នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់នឹងនាំមកជាមួយពួកគេនូវយុគសម័យនៃម៉ាញ៉េទិច។