Maxaa dhacaya haddii… aan helno kontaroolayaal heerkul sare leh? Xidhiidhka rajada

Xadhkaha gudbinta ee aan lumin, injineernimada korantada heerkulka hooseeya, superelectromagnets, ugu dambeyntii si tartiib ah u cadaadinaya malaayiin darajo oo balaasmaha reactors thermonuclear, xadiidka maglev degan oo degdeg ah. Waxaan rajo badan ka qabnaa maamulayaasha sare...

Anshaxa sare Xaaladda walxaha eber iska caabbinta korantada ayaa loo yaqaan. Tan waxaa lagu gaaraa maaddooyinka qaarkood heerkulka aadka u hooseeya. Wuxuu daaha ka qaaday dhacdadan quantum-ka Kamerling Onnes (1) ee meerkuri, 1911. Fiisigiska qadiimiga ah ayaa ku guuldareystay inuu qeexo. Marka lagu daro iska caabin eber, muuqaal kale oo muhiim ah oo ka mid ah kondhomiyeyaasha sare waa ka riix goobta birlabeedka muggaSaamaynta Meissner waxa loogu yeero (nooca I superconductors) ama diiradda saarista goobta magnetic galay "vortices" (nooca II superconductors).

Badi koontaroolada sare waxay ku shaqeeyaan oo kaliya heerkul ku dhow eber dhammaystiran. Waxaa lagu soo waramayaa inuu yahay 0 Kelvin (-273,15 ° C). Dhaqdhaqaaqa atamka heerkulkan wuxuu ku dhow yahay inuusan jirin. Tani waa furaha kontaroolada sare. Caadiyan elektarooniga ku dhaqaaqida kirishbooyuhu waxay isku dhacaan atamka kale ee gariiraya, taasoo keentay luminta tamarta iyo iska caabinta. Si kastaba ha ahaatee, waxaan ognahay in dabeecadda sare ay suurtagal tahay heerkulka sare. Si tartiib tartiib ah, waxaan ogaanay walxaha muujinaya saameyntan ka hooseeya Celsius, iyo dhawaan xitaa marka lagu daro. Si kastaba ha ahaatee, tani mar kale waxay la xiriirtaa codsiga cadaadis aad u sarreeya. Riyada ugu weyn waa in la abuuro tignoolajiyadan heerkulka qolka iyada oo aan cadaadis weyn lahayn.

Saldhigga jireed ee muuqaalka muuqaalka xaaladda superconductivity waa samaynta lammaane ka mid ah kuwa xamuulka qaada - waxa loogu yeero Cooper. Lammaanaha noocan oo kale ah waxay ka dhalan karaan natiijada midowga laba elektaroonig ah oo leh tamar isku mid ah. Tamarta Fermi, i.e. Tamarta ugu yar ee tamarta nidaamka fermionku ay kordho ka dib marka lagu daro hal walxood oo dheeraad ah, xitaa marka tamarta isdhexgalka ee ku xiran ay aad u yar tahay. Tani waxay bedeshaa sifooyinka korantada ee maaddada, maadaama sidayaasha kelida ahi ay yihiin fermions lammaanuhuna ay yihiin bosons.

Iskaashi Sidaa darteed, waa nidaam ka kooban laba fermions (tusaale ahaan, elektarooniga) oo isla falgala midba midka kale iyada oo la adeegsanayo gariirrada shabagga crystal, ee loo yaqaan 'phonons'. Dhacdada ayaa lagu tilmaamay Leona ayaa la shaqeysa 1956 oo waa qayb ka mid ah aragtida BCS ee heerkulka hoose ee dabeecadda. Xayawaanka ka kooban labada lamaane ee Cooper waxay leeyihiin qaybo kala badh ah (kuwaas oo lagu hagayo jihooyin ka soo horjeeda), laakiin natiijada nidaamka nidaamka ayaa buuxa, taas oo ah, lammaanaha Cooper waa boson.

Superconductors heerkulka qaarkood waa xubno ka mid ah, tusaale ahaan, cadmium, tiin, aluminium, iridium, platinum, kuwa kale u gudbaan xaaladda superconductivity kaliya cadaadis aad u sarreeya (tusaale, oxygen, fosfooraska, baaruud, germanium, lithium) ama qaabka lakabyada khafiifka ah (tungsten, beryllium, chromium), qaarna waxaa laga yaabaa inaanay weli noqon kuwo heer sare ah, sida silver, copper, gold, gases sharaf leh, hydrogen, inkastoo dahab, qalin iyo naxaas ay ka mid yihiin kuwa ugu fiican ee heerkulka qolka.

"Heerkulka sare" weli wuxuu u baahan yahay heerkul aad u hooseeya

Sannaddii 1964 William A. Yar soo jeediyay suurtogalnimada jiritaanka heerkulka sare ee heerkulka sare ee polymers organic. Soo jeedintan waxay ku salaysan tahay isku xidhka elektarooniga ah ee exciton-dhexdhexaadin ah oo ka soo horjeeda lamaanaynta phonon-dhexdhexaadinta ee aragtida BCS. Erayga "superconductors heerkul sare" ayaa loo isticmaalay in lagu qeexo qoys cusub oo ceramics perovskite ah oo ay heleen Johannes G. Bednorz iyo CA. Müller 1986-kii, taas oo ay ku heleen abaalmarinta Nobel Prize. Kuwan cusub ee superconductors dhoobada (2) waxa laga sameeyay naxaasta iyo ogsijiinta oo lagu daray walxo kale sida lanthanum, barium iyo bismuth.

2. Saxan dhoobo ah oo dul heehaabaya birlab xoog badan

Marka loo eego aragtidayada, "heerkulka sare" ee kor u kaca ayaa weli ahaa mid aad u hooseeya. Cadaadiska caadiga ah, xadku wuxuu ahaa -140 ° C, xitaa koontaroolayaasha sare waxaa loogu yeeraa "heerkulka sare". Heerkulka korantada sare ee -70°C ee hydrogen sulfide ayaa lagu gaarey cadaadis aad u sarreeya. Si kastaba ha ahaatee, kontaroolada sare ee heerkulka sare waxay u baahan yihiin nitrogen dareere ah oo raqiis ah halkii ay ka heli lahaayeen helium dareere ah si loo qaboojiyo, taas oo muhiim ah.

Dhanka kale, inta badan waa dhoobada jajaban, maaha mid wax ku ool ah oo loo isticmaalo hababka korantada.

Saynis yahanadu weli waxay aaminsan yihiin in ay jirto doorasho ka wanaagsan oo sugaya in la ogaado, wax cusub oo cajiib ah oo buuxin doona shuruudaha sida dabeecadda sare ee heerkulka qolkala awoodi karo oo la isticmaali karo. Cilmi-baadhisyada qaarkood waxay diiradda saareen naxaasta, crystal kakan oo ka kooban lakabyo naxaas ah iyo atamka ogsijiinta. Cilmi-baaristu waxay ku socotaa qaar aan caadi ahayn laakiin cilmi ahaan aan la sharraxin warbixinnada in garaafyada biyaha qooyay ay u dhaqmi karaan sidii korjooge sare heerkulka qolka.

Sannadihii ugu dambeeyay waxay ahaayeen qulqulka dhabta ah ee "kacaannada", "horumaro" iyo "cutubyo cusub" oo ku saabsan waxqabadka sare ee heerkulka sare. Bishii Oktoobar 2020, dabeecadda sare ee heerkulka qolka (15°C) ayaa la soo sheegay hydride kaarboon disulfide (3), si kastaba ha ahaatee, cadaadis aad u sarreeya (267 GPa) oo uu abuuray laser cagaaran. Grail-ka Quduuska ah, kaas oo noqon lahaa shay raqiis ah oo ku fiicnaan lahaa heerkulka qolka iyo cadaadiska caadiga ah, weli lama helin.

3. Walxaha kaarboon-ku-salaysan oo tamar sare leh oo 15°C ah.

Waaberiga Casriga ah

Tirinta codsiyada suurtogalka ah ee superconductors heerkul sare waxay ka bilaabi kartaa elektarooniga iyo kombuyuutarrada, aaladaha macquulka ah, walxaha xusuusta, furayaasha iyo isku xirka, koronto-dhaliyeyaasha, amplifiers, dardar-geliyayaasha walxaha. Ku xiga liiska: Aaladaha aadka u xasaasiga ah ee lagu cabbiro meelaha magnetic, voltages ama currents, magnets for Qalabka caafimaadka MRI, Aaladaha kaydinta tamarta magnetic, tareenada rasaasta kicinaya, matoorada, koronto-dhaliyeyaasha, transformers iyo xadhkaha korantada. Faa'iidooyinka ugu muhiimsan ee riyadan qalabka superconducting waxay noqon doonaan koronto yar, hawlgalka xawaaraha sare iyo dareen xad dhaaf ah.

loogu talagalay kontaroolayaasha sare. Waxaa jirta sabab sababta in xarumaha korontadu inta badan laga dhiso magaalooyinka mashquulka badan. Xitaa boqolkiiba 30. iyagaa abuuray Tamar koronto waxaa laga yaabaa inay ku lunto xadhkaha gudbinta. Tani waa dhibaato caadi ah oo ka jirta qalabka korontada. Tamarta inteeda badan waxay aadaysaa kulayl. Sidaa darteed, qayb muhiim ah oo ka mid ah dusha kombuyuutarka ayaa loo qoondeeyay qaboojinta qaybo ka caawiya inay baabi'iyaan kulaylka ay dhaliyaan wareegyada.

Superconductors waxay xalliyaan dhibaatada tamarta lumista kulaylka. Iyada oo qayb ka ah tijaabooyinka, saynisyahano, tusaale ahaan, waxay maareeyaan si ay u helaan nolol maalmeed korontada ku jirta gudaha giraanta koontada laba sano ka badan. Tanina waa iyada oo aan tamar dheeraad ah lahayn.

Sababta kaliya ee hadda joogsatay waxay ahayd iyada oo aan la helin helium dareere ah, ma aha sababtoo ah hadda ma sii wadi karo qulqulka. Tijaabooyinkeenu waxay noo horseedayaan in aan rumaysno in qulqulka maaddooyinka awoodda sare leh ay socon karaan boqollaal kun oo sano, haddii aysan ka badnayn. Hadda koronto ee superconductors waxay socon kartaa waligood, iyagoo tamar ku wareejinaya bilaash.

в iska caabin la'aan Xawaal aad u weyn ayaa ku dhex qulquli kara siliga koontaroolka sare leh, kaas oo isna keenay dhulal birlab ah oo awood cajiib ah leh. Waxaa loo isticmaali karaa in lagu kiciyo tareenada Maglev (4), kuwaas oo horeyba u gaari kara xawaare gaaraya 600 km / h waxayna ku saleysan yihiin. magnets-conducting. Ama u isticmaal dhirta tamarta, beddelka hababka dhaqanka ee marawaxadaha ay ku wareegaan goobaha birlabeedka si ay koronto u dhaliyaan. Magnet-conducting awood leh ayaa kaa caawin kara xakamaynta falcelinta fiyuuska. Siligga koontaroolka sare leh wuxuu u dhaqmi karaa sidii qalab kayd tamareed oo ku habboon, halkii uu ka ahaan lahaa batari, awoodda nidaamka waxa lagu ilaalin doonaa kun iyo milyan sano.

Kumbuyuutarrada quantum-ka, waxaad ku socon kartaa saacada-saacad u jihaysan ama ka-horjeedka saacada-korka ee koontaroolaha sare. Matoorada maraakiibta iyo baabuurtu toban jeer ayay ka yaraan doonaan kuwa maanta, iyo mashiinnada ogaanshaha caafimaad ee MRI ee qaaliga ah ayaa ku habboon calaacalaha gacantaada. Laga soo ururiyo beeraha ku yaal saxaraha ballaaran ee adduunka, tamarta qorraxda waa la keydin karaa oo la wareejin karaa iyada oo aan wax khasaare ah dhicin.

4. Jaban tareenka maglev

Sida uu qabo fiisigis-yaqaanka iyo caanka caanka ah ee sayniska, Kakuteknoolajiyada sida kontaroolada sare waxay keeni doonaan waa cusub. Haddii aan weli ku noolnahay xilligii korontada, superconductors ee heerkulka qolka waxay la imaan lahaayeen xilligii magnetismka.