Разгадка тайны сверхпроводимости
Сверхпроводимость – одна из величайших тайн науки. Этот термин, вошедший в популярный лексикон вкупе с магнитной левитацией, обозначает поистине невероятный феномен. При крайне низких температурах определенные материалы, известные как сверхпроводники, теряют все сопротивление к электричеству и испытывают полную утерю внутреннего магнитного поля – это явление известно как эффект Мейснера.
Традиционные электропроводящие материалы, такие как золото или медь, имеют примеси, которые не позволяют им становиться сверхпроводниками. Эти вещества имеют конечное сопротивление даже при абсолютном нуле – теоретической точке в 0 Кельвин или -273,14 градусов Цельсия. Явление сверхпроводимости начинается при достижении критической температуры Тс. Когда температура падает до этой точки, материалы начинают работать как сверхпроводники и достигают уровня нулевого сопротивления.
Сверхпроводники – ошеломительная перспектива для компьютерных систем. Тенденцией исследования феномена сверхпроводимости в последние тридцать лет стало направление «высокотемпературной сверхпроводимости». Первые сверхпроводники надо было охлаждать с гораздо большей интенсивностью. Сверхпроводимость при комнатной температуре считалась даже теоретически невозможной до 1986 года, когда произошла прямо-таки революция, и были открыты материалы, способные на сверхпроводимость при температуре 90 К. Сегодня самая высокая температура сверхпроводимости составляет 138 К.
Есть только одна большая сложность, препятствующая систематическом открытию таких материалов, – ученые не понимают природу этого явления на атомном уровне. Квантовая физика позволила, конечно совершить большой прорыв в этом деле, но многое пока остается неясным. Ученым известно на данный момент, что сверхпроводящие материалы образуют пары электронов, известные как пары Купера.
Исследователи Университета Тенесси и Национальной лаборатории Оук Ридж во главе с профессором физики Пенгченгом Дайем (Pengcheng Dai) заявили, что смогли понять природу сверхпроводимости. В докладе команды говорится о том, что субатомные вибрации в кристаллических решетках удерживают пары электронов вместе магнитными силами, и сверхпроводимость становится, таким образом, возможной.
Понимание природы этого явления позволит ученым разрабатывать новые сверхпроводящие материалы, поднимая температуру все выше и выше, дойдя, возможно, в один прекрасный день и до комнатной температуры.
