如果…我們得到高溫超導體怎麼辦？ 希望的束縛

無損電力線、低溫電氣工程、超級電磁體最終在聚變反應器中輕輕壓縮數百萬度的等離子體、安靜快速的磁浮軌道。 我們對超導體抱持著很大的希望......

超導 稱為零電阻的物質狀態。 這在某些材料中是在非常低的溫度下實現的。 他發現了這種量子現象 卡梅林·翁內斯 (1) 在水銀中，1911 年。經典物理學無法處理它的描述。 除了零電阻之外，超導體的另一個重要特徵是 將磁場推出其體積所謂的邁斯納效應（在 I 型超導體中）或將磁場聚焦成「渦流」（在 II 型超導體中）。

大多數超導體只能在接近絕對零度的溫度下工作。 據報道為 0 開爾文 (-273,15 °C)。 原子運動 在這個溫度下幾乎沒有。 這是超導體的關鍵。 照常 電子 在導體中移動與其他振動原子碰撞，導致 能量損失和阻力。 然而，我們知道超導在更高的溫度下是可能的。 我們逐漸發現材料在零下攝氏溫度下表現出這種效果，最近甚至在正攝氏溫度下表現出這種效果。 然而，這通常又涉及施加極高的壓力。 最大的夢想是在沒有巨大壓力的情況下在室溫下創造這項技術。

超導狀態發生的物理基礎是 成對的負載抓取器的形成 - 所謂的 庫柏。 這種電子對可能是兩個具有相似能量的電子結合的結果 費米能量， IE。 添加一種元素後費米子系統的能量將增加的最小能量，即使連接它們的相互作用的能量非常小。 這改變了材料的電特性，因為單一載子是費米子，而對是玻色子。

合作 因此，它是兩個費米子（例如電子）通過稱為聲子的晶格振動相互作用的系統。 描述了該現象 莉安娜配合 於 1956 年提出，是 BCS 低溫超導理論的一部分。 組成庫柏對的費米子具有半自旋（方向相反），但係統產生的自旋是全自旋，即庫柏對是玻色子。

有些元素在一定溫度下是超導體，例如鎘、錫、鋁、銥、鉑，其他元素只在非常高的壓力下進入超導狀態（例如氧、磷、硫、鍺、鋰）或在薄層形式（鎢、鈹、鉻），有些還不能超導，例如銀、銅、金、稀有氣體、氫，儘管金、銀和銅是室溫下最好的導體。

“高溫”仍需要極低的溫度

在1964年 威廉·A·利特爾 提出了高溫超導存在的可能性 有機聚合物。 該提議基於激子介導的電子配對，而不是 BCS 理論中的聲子介導的配對。 「高溫超導體」一詞用於描述 Johannes G. Bednorz 和 K.A. 發現的具有鈣鈦礦結構的新型陶瓷家族。 穆勒於1986年獲得諾貝爾獎。 這些新型陶瓷超導體 (2) 由銅和氧與其他元素（如鑭、鋇和鉍）混合製成。

2. 陶瓷板漂浮在強力磁鐵上方

從我們的角度來看，「高溫」超導性仍然很低。 對常壓來說，極限是-140℃，甚至這樣的超導體也被稱為「高溫」。 硫化氫的超導溫度為-70°C，是在極高的壓力下實現的。 然而，高溫超導體需要相對便宜的液態氮來冷卻，而不是液態氦，這是必不可少的。

另一方面，它主要是脆性陶瓷，在電氣系統中使用不太實用。

科學家們仍然相信，有一個更好的選擇等待被發現，一種新的卓越材料，將滿足以下標準： 室溫超導，價格實惠，實用。 一些研究集中在銅，這是一種包含銅和氧原子層的複雜晶體。 對一些異常但科學上無法解釋的報告的研究仍在繼續，這些報告稱水浸石墨可以在室溫下充當超導體。

近年來，高溫超導領域出現了一系列名副其實的「革命」、「突破」和「新篇章」。 2020年15月，室溫（XNUMX°C）超導性通報於 二硫化碳 (3) 然而，在綠色雷射產生的非常高的壓力 (267 GPa) 下。 聖杯是一種在室溫和常壓下超導的相對便宜的材料，但尚未找到。

3.在15°C下具有超導性的碳基材料。

磁時代的黎明

高溫超導體的可能應用清單可以從電子和電腦技術、邏輯元件、儲存元件、開關和連接、產生器、放大器、粒子加速器開始。 接下來是：用於測量磁場、電壓或電流的高靈敏度設備、用於測量的磁鐵 醫用核磁共振機、磁能儲存裝置、懸浮子彈列車、引擎、發電機、變壓器和電力線。 這些理想的超導裝置的主要優點是低功耗、高運行速度和 極度敏感.

對於超導體。 發電廠經常建在繁忙的城市附近是有原因的。 甚至百分之三十。 他們創造的 電能 它可能會在傳輸線上遺失。 這是電器的常見問題。 大部分能量消耗在熱量上。 因此，電腦表面積的很大一部分用於冷卻組件，這有助於散發電路產生的熱量。

超導體解決了由於熱量造成的能量損失的問題。 例如，作為實驗的一部分，科學家設法謀生 超導環內的電流 兩年多了。 而且這不需要額外的能量。

電流停止的唯一原因是無法獲得液態氦，而不是電流無法繼續流動。 我們的實驗使我們相信，超導材料中的電流可以流動數十萬年，甚至更久。 超導體中的電流可以永遠流動，並免費傳遞能量。

в 沒有抵抗力 巨大的電流可以流過超導線，從而產生強大的磁場。 它們可用於懸浮磁浮列車 (4)，磁浮列車的速度已達到 600 公里/小時，並且基於 超導磁鐵。 或在發電廠中使用它們，取代在磁場中旋轉渦輪機發電的傳統方法。 強大的超導磁鐵可以幫助控制核融合反應。 超導線可以充當理想的能量儲存裝置而不是電池，並且系統中的潛力將維持一千零一百萬年。

在量子電腦中，您可以在超導體中順時針或逆時針流動。 船舶和汽車引擎將比現在小十倍，昂貴的醫療診斷核磁共振機器將適合你的手掌。 從世界各地廣闊的沙漠農場收集的太陽能可以毫無損失地儲存和傳輸。

4.日本磁浮列車

據這位物理學家、著名科普人士所說， 角超導體等技術將迎來一個新時代。 如果我們還生活在電時代，室溫超導體將帶來磁性時代。