Наука 18 марта

Открытие и доказательство существования сверхпроводимости

Многие слышали про понятия абсолютного нуля или магические 273 градуса, величина полученная из газового закона, которая описывает максимально низкое значение любого вещества. Т.е. невозможно охладить что либо ниже этой планке или если говорить точнее, то у вещества не остается энергии. По сути любое вещество или материя находясь в состояние абсолютного нуля мертвые, но не для физиков, которые именно тут обнаружили сверхпроводимость

Сверхпроводимость - это способность вещества не создавать ни малейшего сопротивления проходящему через него электрическому току


Первопроходцем сверхпроводимости стал голландский ученый Камерлинг-Оннес, который работая в лаборатории Лейденского университета и в в начале сжижил кислород, потом водород, но ГЕЛИЙ не поддавался. Многие пытались сжижать гелий, но температура для его сжижения нужна настолько низкая, что оборудование того времени не справлялось с поставленной задачей. И вот Камерлинг-Оннес в 1908 году смог подчинить и этот газ, заставив его стать жидкостью при температуре 4,2 Кельвина (-267 °C)

https://programmator.net/img/2f/2f431be92bd586bbe0ac4db67d8ee8d120210318213848.jpg


Сжижение гелия дало такое понятие как гелиевые температуры, при которых и продолжил свои эксперименты Камерлинг-Оннес с различными веществами. Одними из первых проводились эксперименты с проводниками электрического тока, так как уже было и так всем понятно, что при охлаждении проводника его сопротивление падает, но что происходит с ним при -273 °C ?

Движение свободных электронов сквозь кристаллическую решетку проводника похоже на без сквозь лесную чащу с редкопасаженными (для хорошего проводника) деревьями, но так как тело обладает энергией, то ядра кристаллической решетки его постоянно двигаются и электронам сложнее проходить, при понижение температуры энергия уходит и амплитуда уменьшается.

https://programmator.net/img/43/4370861f224d97417cc2fe159fe1da6920210319110602.jpg


Основная проблема заключалась в чистоте вещества, эксперименты проводились с платиной и золотом, но в какой-то момент была взята ртуть, которая могла быть очищена практически полностью за счет своих свойств. Замораживая ртуть в начале до 4,4 К сопротивление получалось чуть больше 0.11 Ом, но при понижение до 4.2 К оно резко падало до состояния невозможного измерять приборами.

В 1913 годы Камерлинг-Оннес открывшего миру жидкий гелий и сверхпроводимость наградили Нобелевской премией


Как же измерять настолько низкое сопротивление? Стало одной из двух важнейших задач в новом разделе физике сверхпроводимости. Но по мимо этого ученым было интересно, какие еще вещества обладают свойством сверхпроводимости и как выяснилось к ним относятся такие металлы как олово и свениец.



Измерение и наглядное доказательство существование сверхпроводимости стало возможно благодаря труду, все того же Камерлинг-Оннес, который придумал хитроумный прибор для дистанционного измерения наличия сопротивления.

Катушку из свинцового провода помещали в креостат и замыкали переключатель 1, начиналось движение электрического тока через катушку, что показывало отклонение стрелки компаса, замыкали второй ключ, а первый размыкали и стрелка продолжала находится в отклоненном состояние, пока охлаждалась катушка. Т.е. Электроны «заполненные» первым ключом, могли бесконечно циркулировать по замкнутому контуру, что и доказывало наличие сверхпроводимости. А к чему она привела и что дала человечеству мы узнаем в следующих статьях
Какой паяльник TS100 или SH72 лучше купить?
Цифровая монометрическая станция для заправки холодильников
Чем лучше пилить модули LG c компаундом?
Ремонт и устройство вакуумного насоса холодильщика
Какую микроволновку лучше купить, рейтинг надежности СВЧ по отзывам
Стиральная машина с сушкой, все ЗА и ПРОТИВ
Экономия электроэнергии на бытовом холодильнике
Прошивка Flash телевизора DNS через программатор CH341a
Секреты сервисного теста новых СМА Samsung