He aha mena…ka whiwhi tatou i nga superconductors teitei? Nga here o te tumanako

Ko nga raina tuku kore ngaro, te miihini hiko iti-mahana, superelectromagnets, i te mutunga ka kopaki marietia nga miriona nekehanga o te plasma i roto i nga reactors thermonuclear, he tereina maglev ata me te tere. He maha nga tumanako mo nga superconductors ...

Te kahakore ka kiia ko te ahua o te parenga hiko kore. Ka tutuki tenei i roto i etahi rauemi i te iti rawa o te mahana. I kitea e ia tenei ahuatanga quantum Kamerling Onnes (1) i roto i te mēkuri, i te tau 1911. Karekau te ahupūngao puāwai e whakaatu. I tua atu i te aukati kore, ko tetahi atu waahanga nui o nga superconductors pana te papa autō i roto i tona rōrahite mea e kiia nei ko Meissner pānga (i roto i te momo I superconductors) ranei te arotahi o te papa autō ki "vortices" (i roto i te momo II superconductors).

Ko te nuinga o nga superconductors ka mahi noa i nga mahana tata ki te kore tino. E kiia ana he 0 Kelvin (-273,15 °C). Te nekehanga o nga ngota i tenei pāmahana kua tata kore. Koinei te matua ki nga superconductors. Ko te tikanga irahiko te neke i roto i te kaikawe ka tuki ki etahi atu ngota wiri, ka puta mate pūngao me te ātete. Heoi, e mohio ana tatou ka taea te superconductivity i nga pāmahana teitei ake. Ake haere ana, kei te kite tatou i nga rauemi e whakaatu ana i tenei paanga i te iti ake o te Celsius, a tata nei ki te taapiri. Heoi ano, ka hono ano tenei ki te tono o te pehanga tino tiketike. Ko te moemoea nui ko te hanga i tenei hangarau i te pāmahana rūma kaore he pehanga nui.

Ko te turanga tinana mo te ahua o te ahua o te superconductivity ko te hanga takirua o nga kaikawe utanga - te mea e kiia ana Cooper. Ko enei takirua ka ara ake na te whakakotahitanga o nga irahiko e rua he rite te kaha. Te kaha Fermi, i.e. te pūngao iti rawa e piki ake ai te pūngao o te pūnaha fermionic i muri i te tāpiritanga o tētahi atu huānga, ahakoa he iti rawa te pūngao o te pāhekoheko e herea ana. Ka huri tenei i nga ahuatanga hiko o te papanga, na te mea he fermion nga kaikawe kotahi, he putea nga takirua.

Mahi tahi no reira, he punaha o nga fermiona e rua (hei tauira, nga irahiko) e pahekoheko ana tetahi ki tetahi na roto i nga wiri o te maataki karaihe, e kiia nei he phonon. Kua whakaahuahia te ahuatanga Ka mahi tahi a Leona i roto i te 1956 a he wahanga o te BCS ariā o te superconductivity iti-mahana. Ko nga fermion e hanga ana i te takirua Cooper he haurua nga miro (e anga atu ana ki nga huarahi rereke), engari kua ki tonu te miro o te punaha, ara, he boson te takirua Cooper.

Ko nga superconductors i etahi pāmahana ko etahi huānga, hei tauira, cadmium, tine, konumohe, iridium, platinum, etahi atu ka uru ki te ahua o te superconductivity anake i te pehanga teitei rawa (hei tauira, te hāora, te ūkuikui, te whanariki, te germanium, te lithium) ranei i roto i te te ahua o nga papa angiangi (tungsten , beryllium, chromium), a ko etahi kaore ano kia tino kaha, penei i te hiriwa, te parahi, te koura, te hau rangatira, te hauwai, ahakoa ko te koura, te hiriwa me te parahi kei roto i nga kaiarahi pai rawa atu i te pāmahana rūma.

Ko te "mahana teitei" me tino iti rawa te pāmahana

I roto i te 1964 tau Wiremu A. Iti whakaaro te taea o te noho o te superconductivity teitei-te pāmahana i roto i polymers waro. Ko tenei tono i ahu mai i runga i te takirua irahiko urunga-whakatairanga hei rereke ki te takirua-whakawaenga-waea i roto i te ariā BCS. Ko te kupu "superconductors pāmahana teitei" kua whakamahia ki te whakaahua i te whanau hou o perovskite-hanganga uku kitea e Johannes G. Bednorz me C.A. Müller i te tau 1986, i whakawhiwhia ki a ratou te Tohu Nobel. Ko enei superconductors uku hou (2) i hanga mai i te parahi me te hāora i konatunatua ki etahi atu huānga penei i te lanthanum, te barium me te bismuth.

2. Pereti uku e rere ana ki runga aukume kaha

Mai i ta maatau tirohanga, he iti tonu te mahi a te "maama-mahana" superconductivity. Mo nga pehanga noa, ko te rohe he -140°C, tae noa ki taua superconductors i kiia ko "te pāmahana teitei". Ko te pāmahana superconductivity o -70°C mo te hauwai sulfide kua tae ki nga pehanga tino tiketike. Heoi ano, ka hiahiatia e nga superconductors teitei te hauota wai mo te whakamatao, kaua ki te helium wai, he mea nui.

I tetahi atu taha, ko te nuinga o te mea he karaehe pakarukaru, kaore e tino mahi mo te whakamahi i nga punaha hiko.

Kei te whakapono tonu nga kaiputaiao he whiringa pai ake e tatari ana kia kitea, he taonga hou whakamiharo ka tutuki nga paearu penei superconductivity i te pāmahana rūmautu me te whai kiko ki te whakamahi. Ko etahi rangahau kua aro ki te parahi, he karaihe matatini kei roto nga papa o te konupora me te ngota hāora. Kei te haere tonu te rangahau mo etahi purongo rerekee engari kaore i te maarama i runga i te matauranga ka taea e te kauwhata wai-wai-wai te mahi hei superconductor i te pāmahana rūma.

Ko nga tau tata nei he rerenga pono o nga "hurihuri", "nga pakaruhanga" me nga "wahanga hou" i roto i te mara o te superconductivity i te teitei teitei. I te marama o Oketopa 2020, ko te superconductivity i te pāmahana rūma (i te 15°C) i panuitia i roto waro disulfide hydride (3), heoi, i te pehanga teitei (267 GPa) i hangaia e te laser matomato. Ko te Holy Grail, he mea iti noa te ahua ka kaha te kawe i te pāmahana rūma me te pehanga noa, kaore ano kia kitea.

3. Ko nga mea waro-wao e tino kaha ana i te 15°C.

Te Ata o te Tau Aukume

Ko te tatauranga o nga tono ka taea e nga superconductors teitei te tiimata me te hikohiko me te rorohiko, nga taputapu arorau, nga huānga mahara, nga huringa me nga hononga, nga kaihanga, nga whakanui, nga whakatere matūriki. Panuku i runga i te rarangi: nga taputapu tairongo mo te ine i nga mara autō, ngaohiko, aukume ranei, aukume mo Nga taputapu rongoa MRI, nga taputapu rokiroki hiko autō, te tereina matā, nga miihini, nga kaihanga, nga huringa me nga raina hiko. Ko nga painga nui o enei taputapu superconducting moemoea ka iti te tohanga mana, te mahi tere tere me te tairongo tino.

mo nga superconductors. He take i hangaia ai nga tipu hiko tata ki nga taone pukumahi. Ahakoa 30 ōrau. hanga e ratou Te hiko hiko ka ngaro pea i runga i nga raina tuku. He raruraru noa tenei mo nga taputapu hiko. Ko te nuinga o te kaha ka haere ki te wera. No reira, ko tetahi waahanga nui o te mata rorohiko ka whakatapua ki nga waahanga whakamatao hei awhina i te whakamahana i te wera i puta mai i nga iahiko.

Ka whakatauhia e nga superconductors te raruraru o te ngaronga o te kaha mo te wera. Hei waahanga o nga whakamatautau, hei tauira, ka whakahaere nga kaiputaiao ki te whai oranga naianei hiko i roto i te mowhiti superconducting neke atu i te rua tau. A kaore he kaha taapiri tenei.

Ko te take anake i mutu ai te au na te mea karekau he uru ki te helium wai, ehara i te mea kare e taea e te ia te rere tonu. Ko o maatau whakamatautau ka whakapono tatou ka rere nga ia i roto i nga rawa superconducting mo nga rau mano tau, ki te kore e nui ake. Ko nga hiko hiko i roto i nga superconductors ka taea te rere ake ake, te whakawhiti hiko mo te kore utu.

в kore ātete ka rere he ia nui i roto i te waea nui, ka puta mai nga mara autō o te mana whakamiharo. Ka taea te whakamahi ki te whakaneke i nga tereina maglev (4), ka eke ki te tere ki te 600 kiromita/h, ka ahu mai aukume tukunga nui. Ka whakamahia ranei i roto i nga tipu hiko, hei whakakapi i nga tikanga tuku iho e huri ai nga turbine ki nga papa autō ki te whakaputa hiko. Ka taea e nga aukume kawe kaha ki te whakahaere i te tauhohenga hanumi. Ka taea e te waea hiko te mahi hei taputapu rokiroki hiko pai, kaua ki te pākahiko, a ka tiakina te kaha o te punaha mo te mano me te miriona tau.

I roto i nga rorohiko quantum, ka taea e koe te rere ki te karakakakakakakakakakakakakakakakakakakakakakakakakakaraka ranei i roto i te superconductor. Ko nga miihini kaipuke me nga motuka motuka ka tekau nga wa iti ake i enei ra, a ka uru nga miihini MRI tātaritanga rongoa utu nui ki to ringaringa. Ka kohia mai i nga paamu i nga koraha nui puta noa i te ao, ka taea te penapena me te whakawhiti i te hiko o te ra me te kore e ngaro.

4. tereina maglev Japanese

E ai ki te tohunga ahupūngao, rongonui rongonui o te pūtaiao, KakuKo nga hangarau penei i nga superconductors ka uru mai ki te waa hou. Mena kei te noho tonu tatou i te wa o te hiko, ka kawea mai e nga superconductors i te pāmahana rūma te wa o te aukumetanga.