ከፍተኛ ሙቀት ያላቸው ሱፐርኮንዳክተሮችን ብናገኝስ? የተስፋ ማሰሪያዎች
መጥፋት የሌላቸው የማስተላለፊያ መስመሮች፣ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያላቸው ኤሌክትሪካዊ ምህንድስና፣ ሱፐር ኤሌክትሮማግኔቶች፣ በመጨረሻም በሚሊዮኖች የሚቆጠሩ ዲግሪ ፕላዝማን በቴርሞኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ በቀስታ በማመቅ ጸጥ ያለ እና ፈጣን የማግሌቭ ባቡር። ለሱፐርኮንዳክተሮች ብዙ ተስፋ አለን...
ልዕለ ምግባር የዜሮ የኤሌክትሪክ መከላከያ ቁሳቁስ ሁኔታ ይባላል. ይህ በአንዳንድ ቁሳቁሶች በጣም ዝቅተኛ በሆነ የሙቀት መጠን ውስጥ ይገኛል. ይህንን የኳንተም ክስተት አገኘ ካመርሊንግ ኦነስ (1) በሜርኩሪ፣ በ1911 ክላሲካል ፊዚክስ ሊገልፀው አልቻለም። ከዜሮ መከላከያ በተጨማሪ የሱፐርኮንዳክተሮች ሌላ ጠቃሚ ባህሪ ነው መግነጢሳዊ መስኩን ከድምጽ መጠን ይግፉትየ Meissner ተጽእኖ ተብሎ የሚጠራው (በአይነት I ሱፐርኮንዳክተሮች) ወይም መግነጢሳዊ መስክን ወደ "ሽክርክሪት" (በአይነት II ሱፐርኮንዳክተሮች) ላይ ማተኮር.
አብዛኛዎቹ ሱፐርኮንዳክተሮች የሚሰሩት ወደ ፍፁም ዜሮ በሚጠጋ የሙቀት መጠን ብቻ ነው። 0 ኬልቪን (-273,15 ° ሴ) እንደሆነ ይነገራል። የአተሞች እንቅስቃሴ በዚህ የሙቀት መጠን ከሞላ ጎደል የለም. ይህ የሱፐርኮንዳክተሮች ቁልፍ ነው. በተለምዶ ኤሌክትሮኖች በኮንዳክተሩ ውስጥ መንቀሳቀስ ከሌሎች የንዝረት አተሞች ጋር ይጋጫል። የኃይል መጥፋት እና መቋቋም. ነገር ግን, ከፍተኛ ሙቀቶች ላይ ሱፐር-ኮንዳክሽን እንደሚቻል እናውቃለን. ቀስ በቀስ፣ ይህን ተፅእኖ የሚያሳዩ ቁሶች በትንሹ ሴሊሺየስ ሲቀነስ እና በቅርቡም ቢሆን በፕላስ ላይ እያገኘን ነው። ሆኖም ፣ ይህ እንደገና በጣም ከፍተኛ ግፊት ካለው መተግበሪያ ጋር ይዛመዳል። ትልቁ ህልም ይህንን ቴክኖሎጂ ያለ ግዙፍ ግፊት በክፍል ሙቀት ውስጥ መፍጠር ነው.
የሱፐርኮንዳክሽን ሁኔታ ገጽታ አካላዊ መሠረት ነው ጥንድ የጭነት ተቆጣጣሪዎች መፈጠር - የሚባሉት ኩፐር. እንደነዚህ ያሉት ጥንዶች ተመሳሳይ ኃይል ያላቸው ሁለት ኤሌክትሮኖች በማጣመር ምክንያት ሊነሱ ይችላሉ. የፌርሚ ጉልበት፣ ማለትም እ.ኤ.አ. በመካከላቸው ያለው መስተጋብር ኃይል በጣም ትንሽ ቢሆንም እንኳ አንድ ተጨማሪ ንጥረ ነገር ከተጨመረ በኋላ የፌርሚዮኒክ ስርዓት ኃይል የሚጨምርበት ትንሹ ኃይል። ነጠላ ተሸካሚዎች fermions ናቸው እና ጥንዶች bosons ናቸው ጀምሮ ይህ ቁሳዊ ያለውን የኤሌክትሪክ ባህሪያት ይለውጣል.
ተባበሩ ስለዚህ፣ ፎኖንስ በሚባለው የክሪስታል ጥልፍልፍ ንዝረት አማካኝነት የሁለት ፌርሚኖች (ለምሳሌ ኤሌክትሮኖች) የሚገናኙበት ስርዓት ነው። ክስተቱ ተገልጿል ሊዮና ትተባበራለች። እ.ኤ.አ. በ 1956 እና የ BCS ዝቅተኛ-ሙቀት ሱፐርኮንዳክቲቭ ንድፈ ሃሳብ አካል ነው. የኩፐር ጥንድ የሆኑት ፌርሚኖች ግማሽ ሽክርክሪት አላቸው (በተቃራኒው አቅጣጫ ይመራሉ) ነገር ግን የተፈጠረው የስርዓቱ ሽክርክሪት ሙሉ ነው, ማለትም, ኩፐር ጥንድ ቦሶን ነው.
ሱፐርኮንዳክተሮች በተወሰኑ የሙቀት መጠኖች ውስጥ አንዳንድ ንጥረ ነገሮች ለምሳሌ ካድሚየም, ቆርቆሮ, አልሙኒየም, ኢሪዲየም, ፕላቲኒየም, ሌሎች ደግሞ በከፍተኛ ግፊት (ለምሳሌ ኦክሲጅን, ፎስፈረስ, ድኝ, ጀርማኒየም, ሊቲየም) ወይም በ. ቀጭን ንብርብሮች መልክ ( tungsten , beryllium, Chromium), እና አንዳንድ ገና superconducting ላይሆን ይችላል, እንደ ብር, መዳብ, ወርቅ, ክቡር ጋዞች, ሃይድሮጅን እንደ, ወርቅ, ብር እና መዳብ ክፍል ሙቀት ውስጥ ምርጥ conductors መካከል ናቸው ቢሆንም.
"ከፍተኛ ሙቀት" አሁንም በጣም ዝቅተኛ የሙቀት መጠኖችን ይፈልጋል
በ 1964 ዓመታ ዊልያም ኤ. ትንሽ በ ውስጥ ከፍተኛ ሙቀት ያለው ሱፐርኮንዳክቲቭ መኖሩን ጠቁሟል ኦርጋኒክ ፖሊመሮች. ይህ ሃሳብ በBCS ንድፈ ሃሳብ ውስጥ ካለው የፎነን-መካከለኛ ጥንድ ጥንድ በተቃራኒ በኤክሳይቶን-መካከለኛ ኤሌክትሮን ጥንድ ላይ የተመሰረተ ነው። "ከፍተኛ ሙቀት ሱፐርኮንዳክተሮች" የሚለው ቃል በጆሃንስ ጂ ቤድኖርዝ እና በሲኤ የተገኙትን የፔሮቭስኪት ሴራሚክስ አዲስ ቤተሰብን ለመግለጽ ጥቅም ላይ ውሏል. ሙለር በ 1986 የኖቤል ሽልማት አግኝተዋል. እነዚህ አዳዲስ የሴራሚክ ሱፐርኮንዳክተሮች (2) የተሠሩት ከመዳብ እና ኦክስጅን ከሌሎች ንጥረ ነገሮች እንደ ላንታነም ፣ባሪየም እና ቢስሙት የተቀላቀለ ነው።
2. በኃይለኛ ማግኔቶች ላይ የሚያንዣብብ የሴራሚክ ሳህን
ከኛ እይታ አንጻር "ከፍተኛ ሙቀት" ሱፐርኮንዳክቲቭ አሁንም በጣም ዝቅተኛ ነበር. ለመደበኛ ግፊቶች, ገደቡ -140 ° ሴ ነበር, እና እንደነዚህ ያሉ ሱፐርኮንዳክተሮች እንኳን "ከፍተኛ ሙቀት" ይባላሉ. ለሃይድሮጂን ሰልፋይድ የሱፐርኮንዳክቲቭ ሙቀት -70 ° ሴ እጅግ በጣም ከፍተኛ በሆነ ግፊት ላይ ደርሷል. ይሁን እንጂ ከፍተኛ ሙቀት ያለው ሱፐርኮንዳክተሮች ከፈሳሽ ሂሊየም ይልቅ ለማቀዝቀዝ በአንጻራዊነት ርካሽ የሆነ ፈሳሽ ናይትሮጅን ያስፈልጋቸዋል.
በሌላ በኩል, በአብዛኛው የሚሰባበር ሴራሚክ ነው, በኤሌክትሪክ አሠራሮች ውስጥ ለመጠቀም በጣም ተግባራዊ አይደለም.
የሳይንስ ሊቃውንት አሁንም ለመፈለግ የሚጠብቀው የተሻለ አማራጭ እንዳለ ያምናሉ, እንደ መመዘኛዎች የሚያሟላ ድንቅ አዲስ ነገር በክፍል ሙቀት ውስጥ ከመጠን በላይ ቆጣቢነትለመጠቀም ተመጣጣኝ እና ተግባራዊ. አንዳንድ ጥናቶች የመዳብ እና የኦክስጅን አተሞችን በያዘ ውስብስብ ክሪስታል ላይ ያተኮሩ ናቸው። በውሃ የነከረ ግራፋይት በክፍል ሙቀት ውስጥ እንደ ሱፐርኮንዳክተር ሆኖ ሊያገለግል እንደሚችል አንዳንድ ያልተለመዱ ነገር ግን በሳይንስ ያልተገለጹ ሪፖርቶች ላይ ምርምር ቀጥሏል።
ከቅርብ ዓመታት ወዲህ በከፍተኛ የሙቀት መጠን ከፍተኛ ጥራት ባለው የ"አብዮት"፣"ግኝቶች" እና "አዲስ ምዕራፎች" ትክክለኛ ፍሰት ናቸው። በጥቅምት 2020፣ በክፍል ሙቀት (በ15 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ) ላይ ያለው ልዕለ ቆጣቢነት ሪፖርት ተደርጓል የካርቦን ዲሰልፋይድ ሃይድሮድ (3) ይሁን እንጂ በአረንጓዴ ሌዘር የተፈጠረ በጣም ከፍተኛ ግፊት (267 ጂፒኤ)። በክፍል ሙቀት እና በተለመደው ግፊት ከመጠን በላይ የሚሠራ በአንጻራዊ ርካሽ ቁሳቁስ የሆነው የቅዱስ ግሬይል ገና አልተገኘም.
3. በ 15 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ውስጥ ከመጠን በላይ የሚሠራ በካርቦን ላይ የተመሰረተ ቁሳቁስ.
የመግነጢሳዊ ዘመን ንጋት
የከፍተኛ ሙቀት ሱፐርኮንዳክተሮች ሊሆኑ የሚችሉ አፕሊኬሽኖች መዘርዘር በኤሌክትሮኒክስ እና ኮምፒዩተሮች ፣ ሎጂክ መሳሪያዎች ፣ የማስታወሻ አካላት ፣ ማብሪያዎች እና ግንኙነቶች ፣ ጄነሬተሮች ፣ ማጉያዎች ፣ ቅንጣቢ አፋጣኞች ሊጀመር ይችላል። ከዝርዝሩ ቀጥሎ፡ መግነጢሳዊ መስኮችን፣ ቮልቴጅዎችን ወይም ሞገዶችን ለመለካት በጣም ሚስጥራዊነት ያላቸው መሣሪያዎች፣ ማግኔቶች ለ MRI የሕክምና መሳሪያዎች፣ መግነጢሳዊ ሃይል ማከማቻ መሳሪያዎች፣ ጥይት ባቡሮች፣ ሞተሮች፣ ጀነሬተሮች፣ ትራንስፎርመሮች እና የሃይል መስመሮች። የእነዚህ ህልም ሱፐር-ኮንዳክሽን መሳሪያዎች ዋነኛ ጥቅሞች ዝቅተኛ የኃይል መጥፋት, ከፍተኛ ፍጥነት ያለው አሠራር እና ከፍተኛ ስሜታዊነት.
ለሱፐርኮንዳክተሮች. ብዙ ጊዜ በተጨናነቁ ከተሞች አቅራቢያ የኃይል ማመንጫዎች የሚገነቡበት ምክንያት አለ. 30 በመቶ እንኳን። በእነሱ የተፈጠሩ የኤሌክትሪክ ኃይል በማስተላለፊያ መስመሮች ላይ ሊጠፋ ይችላል. ይህ በኤሌክትሪክ ዕቃዎች ላይ የተለመደ ችግር ነው. አብዛኛው ጉልበት ወደ ሙቀት ይሄዳል. ስለዚህ, የኮምፒዩተር ገጽ ላይ ጉልህ የሆነ ክፍል በሰርኩሎች የሚፈጠረውን ሙቀት ለማስወገድ የሚረዱ ክፍሎችን ለማቀዝቀዝ ነው.
ሱፐርኮንዳክተሮች ለሙቀት የኃይል ብክነትን ችግር ይፈታሉ. እንደ ሙከራዎች አካል፣ ለምሳሌ ሳይንቲስቶች መተዳደሪያ ለማግኘት ችለዋል። በሱፐርኮንዳክሽን ቀለበት ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት ከሁለት አመት በላይ. እና ይሄ ያለ ተጨማሪ ጉልበት ነው.
የአሁኑ ፍሰት የቆመበት ብቸኛው ምክንያት ፈሳሽ ሂሊየም ማግኘት ባለመቻሉ እንጂ የአሁኑ ፍሰት መቀጠል ባለመቻሉ አይደለም። የእኛ ሙከራዎች እጅግ በጣም ጥሩ በሆኑ ቁሳቁሶች ውስጥ ያሉ ጅረቶች ለብዙ መቶ ሺህ አመታት ሊፈስሱ እንደሚችሉ እንድናምን ይመራናል, ካልሆነ. በሱፐርኮንዳክተሮች ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ ፍሰት ለዘላለም ሊፈስ ይችላል, ኃይልን በነጻ ያስተላልፋል.
в ምንም መቋቋም በሱፐር ኮንዳክሽን ሽቦ ውስጥ ትልቅ ጅረት ሊፈስ ይችላል፣ ይህ ደግሞ አስደናቂ ኃይል ያለው መግነጢሳዊ መስኮችን ይፈጥራል። የማግሌቭ ባቡሮችን (4) ለማንቀሳቀስ ሊያገለግሉ ይችላሉ፣ ቀድሞውንም እስከ 600 ኪ.ሜ በሰአት ፍጥነት ሊደርሱ የሚችሉ እና የተመሰረቱ ናቸው። እጅግ የላቀ ማግኔቶች. ወይም ተርባይኖች በመግነጢሳዊ መስክ ላይ ኤሌክትሪክ ለማመንጨት የሚሽከረከሩባቸውን ባህላዊ ዘዴዎች በመተካት በሃይል ማመንጫዎች ውስጥ ይጠቀሙባቸው። ኃይለኛ የሱፐርኮንዳክሽን ማግኔቶች የውህደት ምላሽን ለመቆጣጠር ይረዳሉ. እጅግ በጣም ጥሩ ሽቦ ከባትሪ ይልቅ እንደ ጥሩ የኃይል ማከማቻ መሣሪያ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል ፣ እና በሲስተሙ ውስጥ ያለው አቅም ለአንድ ሺህ ሚሊዮን ዓመታት ተጠብቆ ይቆያል።
በኳንተም ኮምፒውተሮች በሱፐርኮንዳክተር ውስጥ በሰዓት አቅጣጫ ወይም በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ መፍሰስ ይችላሉ። የመርከብ እና የመኪና ሞተሮች ከዛሬው በአስር እጥፍ ያነሱ ይሆናሉ፣ እና ውድ የሆኑ የህክምና መመርመሪያ MRI ማሽኖች በእጅዎ መዳፍ ላይ ይጣጣማሉ። በአለም ላይ ባሉ ሰፊ በረሃማ ቦታዎች ከሚገኙ እርሻዎች የተሰበሰበ የፀሃይ ሃይል ያለ ምንም ኪሳራ ሊከማች እና ሊተላለፍ ይችላል።
4. የጃፓን ማግሌቭ ባቡር
እንደ የፊዚክስ ሊቅ እና ታዋቂው የሳይንስ ታዋቂ እ.ኤ.አ. ካኩእንደ ሱፐርኮንዳክተሮች ያሉ ቴክኖሎጂዎች አዲስ ዘመን ያመጣሉ. አሁንም የምንኖረው በኤሌክትሪክ ዘመን ቢሆን ኖሮ በክፍል ሙቀት ውስጥ ያሉ ሱፐርኮንዳክተሮች የመግነጢሳዊነት ዘመንን ይዘው ይመጡ ነበር።
