Un superconductor es un material que llega a un superconductor, que es: Condición del artículo: que no tiene resistencia eléctrica չի no permite la penetración de campos magnéticos. Él: electricidad puede existir indefinidamente en un superconductor.
La superconductividad generalmente solo se puede lograr a temperaturas muy frías. Los superconductores tienen una variedad de aplicaciones diarias, desde Máquinas de resonancia magnética en trenes magnéticos de alta velocidad que utilizan imanes para descarrilar trenes y reducir la fricción. Los investigadores ahora están tratando de encontrar և desarrollar superconductores que operen a temperaturas más altas, lo que revolucionará la transferencia y el almacenamiento de energía.
¿Quién descubrió la superconductividad?
El crédito de superconductividad pertenece a El físico holandés Heike Kamerling OnsEn 1911, Ones estudió las propiedades eléctricas. mercurio En su laboratorio de la Universidad de Leiden en los Países Bajos, descubrió que la resistencia eléctrica en el mercurio desapareció por completo cuando lo dejó caer. temperatura: Por debajo de 4.2 Kelvin: esto es solo 4.2 grados Celsius (7.56 grados Fahrenheit) por encima del cero absoluto.
Para confirmar este resultado, Ons aplicó electricidad a una muestra de mercurio sobreenfriado y luego apagó la batería. Encontró que la corriente eléctrica en el mercurio se mantiene sin disminuir, lo que confirma la falta de resistencia eléctrica, abriendo la puerta a futuras aplicaciones de superconductividad.
Historia de la superconductividad
Los físicos han pasado décadas tratando de comprender la naturaleza de la superconductividad y sus causas. Descubrieron que muchos, pero no todos, los materiales դառնում se convierten en superconductores cuando se enfrían por debajo de cierta temperatura crítica.
En 1933, el físico Walter Meissner և Robert Oxenfeld descubrió que los superconductores «repelen» cualquier campo magnético cercano, lo que significa que los campos magnéticos débiles no podían penetrar dentro del superconductor. Hiperfísica, sitio web educativo del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Estatal. Este fenómeno se llama efecto Mises.
No fue hasta 1950 que los físicos teóricos Lev Landau ալի Vitaly Ginzburg publicaron una teoría de cómo funcionan los superconductores, según la biografía de Ginsburg. Sitio web del Premio Nobel«Aunque tuvo éxito en predecir las propiedades de los superconductores, su teoría fue» macroscópica «, es decir, se centró en el comportamiento a gran escala de los superconductores sin darse cuenta de lo que estaba sucediendo a nivel microscópico.
Finalmente, en 1957, los físicos John von Bardin, Leon N. Cooper և Robert Schiffer desarrolló una teoría microscópica completa de la superconductividad. Para crear resistencia eléctrica electrones debe saltar libremente en el metal. Pero cuando los electrones dentro del metal se vuelven increíblemente fríos, pueden combinarse para evitar que salten. Estos pares de electrones, llamados pares de Cooper, son muy estables a bajas temperaturas, sin que los electrones salten «libremente», la resistencia eléctrica desaparece. Bardin y Cooper (Schiffer juntaron estas piezas) formularon su teoría, conocida como la teoría BCS, que publicaron en la revista. Letras de escritura física,
¿Cómo funcionan los superconductores?
Cuando un metal cae por debajo de una temperatura crítica, los electrones del metal forman enlaces llamados pares de Cooper. Cerrado así, los electrones no pueden proporcionar ninguna resistencia eléctrica, la electricidad puede fluir perfectamente a través del metal, según Universidad de Cambridge,
Sin embargo, esto solo funciona a bajas temperaturas. Cuando el metal se sobrecalienta, los electrones tienen suficiente energía para romper los enlaces del par de Cooper դիմ para resistir el retorno. Por lo tanto, Ones, como resultado de sus experimentos iniciales, encontró que el mercurio se comportaba como un superconductor de 4,19 K, pero no de 4,2 K.
¿Para qué se utilizan los superconductores?
Es muy probable que te hayas topado con un superconductor sin darte cuenta. Imágenes por resonancia magnética (IRM) մեքեն Para generar campos magnéticos intensos que se utilizan en las imágenes por resonancia magnética nuclear (IRMN), las máquinas utilizan potentes electroimanes como se describe. Mayo Clinic«Estos poderosos electroimanes derriten metales normales incluso con una ligera resistencia al calor». Sin embargo, debido a que los superconductores no tienen resistencia eléctrica ni calor, los electroimanes pueden generar los campos magnéticos necesarios.
Estos electroimanes superconductores se utilizan en trenes magnéticos, reactores de fusión nuclear experimentales y laboratorios de aceleradores de partículas de alta energía. Los superconductores también se utilizan para suministrar energía a rieles, estaciones base de teléfonos móviles, circuitos digitales de alta velocidad y detectores de partículas.
De hecho, necesita un campo magnético o corriente eléctrica realmente fuerte en cualquier momento և no quiere que su equipo se derrita después de encenderlo, necesita un superconductor.
«Uno de los usos más interesantes de los superconductores es para las computadoras cuánticas», dijo Alexei Bezryadin, físico de condensadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Debido a las propiedades únicas de la corriente eléctrica en los superconductores, se pueden usar para construir computadoras cuánticas.
“Tales computadoras consisten en bits cuánticos o qubits. Los qubits, a diferencia de los bits clásicos de información, pueden existir al mismo tiempo que «0» և «1» bajo dominio cuántico. «Los superconductores pueden emular eso», dijo Bezryadin a WordsSideKick.com. «Por ejemplo, la corriente en un anillo superconductor puede fluir en sentido horario y antihorario al mismo tiempo. Esta situación es un ejemplo de un qubit superconductor «.
¿Cuál es la última investigación sobre superconductores?
El primer desafío para los investigadores de hoy es «desarrollar materiales que sean superconductores en el medio ambiente, ya que la superconductividad existe actualmente solo a temperaturas muy bajas o presiones muy altas», dijo Mehmet Dogan, becario postdoctoral en la Universidad de California, Berkeley. El próximo desafío es desarrollar una teoría que explique cómo funcionan los superconductores de la novela, predice las propiedades de esos materiales.
Los superconductores se dividen en dos categorías principales. Superconductores de baja temperatura (LTS), también conocidos como superconductores convencionales, superconductores de alta temperatura (HTS) o superconductores inusuales. LTS se puede describir usando la teoría BCS para explicar cómo los electrones forman pares de Cooper, mientras que HTS usa otros métodos microscópicos para obtener resistencia cero. El origen de HTS es uno de los principales problemas sin resolver en la física moderna.
La mayor parte de la investigación histórica sobre superconductividad se ha dirigido a LTS, ya que estos superconductores son mucho más fáciles de detectar, estudiar y casi todas las aplicaciones de la superconductividad incluyen LTS.
Por el contrario, HTS es un área activa y fascinante de la investigación moderna. Cualquier cosa que funcione como superconductor por encima de 70 K generalmente se considera HTS. Aunque todavía hace bastante frío, esta temperatura es deseable porque se puede lograr enfriando con nitrógeno líquido, que es mucho más común disponible que el helio líquido, que se requiere para SAT para temperaturas aún más bajas.
El futuro de los superconductores
El «santo grial» de la investigación sobre superconductores es encontrar material que pueda actuar como superconductor a temperatura ambiente. Hasta hoy superconductor temperatura más alta alcanzado por hidruro de sulfuro de carbono extremadamente presurizado, que alcanzó una temperatura de superconductividad de 59 F (15 C o aproximadamente 288 K), pero requirió una presión de 267 GPa. Esta presión es equivalente al interior de planetas gigantes como Júpiter, lo que lo hace imposible para el uso diario.
Los superconductores a temperatura ambiente permitirán la transferencia de energía eléctrica sin pérdida ni desperdicio, trenes magnéticos más eficientes համար Tecnología MRI para un uso más barato y común. La aplicación práctica de los superconductores a temperatura ambiente es infinita. Los físicos solo necesitan descubrir cómo funcionan los superconductores a temperatura ambiente, qué puede hacer Godilox para proporcionar superconductividad.
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