Ae fa'apefea pe a...tatou maua ni superconductors maualuga-vevela? Nonoa o le faamoemoe

Laina fe'avea'i e leai se gau, inisinia eletise maualalo, superelectromagnets, fa'amauina malie le faitau miliona o tikeri o le plasma i fa'a'a'amu fa'ameamea, o se nofoaafi maglev filemu ma vave. E tele naua a matou faʻamoemoe mo superconductors ...

Superconductivity ua ta'ua le tulaga o mea e leai se eletise. E maua lenei mea i nisi mea i le maualalo o le vevela. Na ia mauaina lenei fa'alavelave tele Kamerling Onnes (1) i le mercury, i le 1911. E lē mafai e le fisiki masani ona faamatalaina. I le faaopoopo atu i le teteʻe zero, o le isi vaega taua o superconductors o tulei le maneta i fafo mai lona leole mea ua taʻua o Meissner aafiaga (i le ituaiga I superconductors) po o le taulai atu o le maneta fanua i "vortices" (i ituaiga II superconductors).

Ole tele ole superconductor e galue ile vevela e latalata ile zero atoatoa. Ua lipotia mai e 0 Kelvin (-273,15 °C). Le fegasoloa'i o atoma i lenei vevela e toetoe lava a leai. Ole ki lea ile superconductors. Masani ai uʻamea fa'agaoioi i totonu o le ta'avale e feto'ai ma isi atoma vibrating, ma mafua ai leiloa malosi ma tetee. Ae ui i lea, matou te iloa o le superconductivity e mafai i le maualuga o le vevela. Faasolosolo malie, o loʻo matou mauaina mea e faʻaalia ai lenei aafiaga i lalo ifo o le Celsius, ma talu ai nei e oʻo lava i le faʻaopoopoga. Ae ui i lea, o lenei mea e masani ona fesoʻotaʻi ma le faʻaogaina o le mamafa maualuga. O le miti sili o le fatuina o lenei tekinolosi i le vevela o le potu e aunoa ma se mamafa tele.

O le faʻavae faaletino mo le faʻaalia o le tulaga o le superconductivity o fa'avaeina o ta'ilua uta uta - o le mea ua taʻua Cooper. O ia paga e mafai ona tulaʻi mai o se taunuuga o le tuʻufaʻatasia o ni eletise se lua e tutusa le malosi. Fermi malosi, i.e. o le malosi aupito itiiti lea o le a faateleina ai le malosi o se fermionic system pe a uma ona faaopoopo le tasi elemene, e tusa lava pe laʻititi le malosi o le fegalegaleaiga i le va oi latou. O le mea lea e suia ai le eletise o meafaitino, talu ai o mea taʻavale e tasi o fermions ma o paga o boson.

Felagolagomai o lea, o se faiga o fermion se lua (mo se faataitaiga, electrons) fegalegaleai ma le tasi ma le isi e ala i vibrations o le lattice tioata, taʻua phonons. Ua uma ona faamatalaina le mea na tupu E felagolagomai Leona i le 1956 ma o se vaega o le talitonuga BCS o le maualalo-vevela superconductivity. O fermions e faia ai le paga Cooper e afa vili (lea e faasino i itu faafeagai), ae o le taunuuga vili o le faiga ua tumu, o lona uiga, o le Cooper paga o se boson.

Superconductors i nisi vevela o nisi elemene, mo se faʻataʻitaʻiga, cadmium, apa, alumini, iridium, platinum, o isi e pasi atu i le tulaga o le superconductivity naʻo le maualuga maualuga (mo se faʻataʻitaʻiga, okesene, phosphorus, sulfur, germanium, lithium) poʻo totonu foliga o mea manifinifi (tungsten , beryllium, chromium), ma o nisi atonu e le o superconducting, e pei o le siliva, apamemea, auro, kasa mamalu, hydrogen, e ui lava o auro, siliva ma apamemea o se tasi o conductors sili i le vevela potu.

O le "maualuga maualuga" e manaʻomia pea le maualalo o le vevela

I le 1964 tausaga William A. Little fautuaina le avanoa o le i ai o le maualuga-vevela superconductivity i polymers fa'aletino. O lenei talosaga e fa'avae i luga o feso'ota'iga fa'aeletonika fa'aoso fa'aoso e fa'afeagai ma feso'ota'iga phonon-mediated i le talitonuga BCS. O le faaupuga "high temperature superconductors" ua faʻaaogaina e faʻamatala ai se aiga fou o perovskite ceramics na maua e Johannes G. Bednorz ma C.A. Müller i le 1986, lea na latou maua ai le Nobel Prize. O nei superconductors sima fou (2) na faia mai le kopa ma le okesene ua fefiloi ma isi elemene e pei o le lanthanum, barium ma le bismuth.

2. ipu sima o lo'o faapepe i luga o maneta malolosi

Mai la matou vaaiga, o le "maualuga-maualuga" superconductivity sa matua maualalo lava. Mo mamafa masani, o le tapulaʻa o le -140 ° C, ma e oʻo lava i ia superconductors na taʻua o le "maualuga maualuga". O le superconductivity vevela o le -70 ° C mo le hydrogen sulfide ua oʻo i le mamafa maualuga. Ae ui i lea, e manaʻomia e superconductors le maualuga o le vevela nai lo le helium vai mo le malulu, lea e manaʻomia.

I le isi itu, o le tele o le sima maʻaleʻale, e le aoga tele mo le faʻaogaina i faiga eletise.

O loʻo talitonu pea saienitisi o loʻo i ai se filifiliga sili atu o loʻo faʻatali e maua, o se mea fou matagofie o le a fetaui ma tulaga e pei o superconductivity i le vevela potutaugofie ma aoga e fa'aoga. O nisi suʻesuʻega ua taulaʻi atu i le kopa, o se tioata lavelave lea e iai vaega o le kopa ma le okesene atoms. O lo'o fa'aauau pea su'esu'ega i nisi o lipoti fa'asaienisi ae e le'i fa'amatalaina e fa'apea e mafai e le kalafi fa'asusu vai ona galue o se fa'aulu i le vevela o le potu.

O tausaga talu ai nei o se vaitafe moni o "fouvale", "malaga fou" ma "mataupu fou" i le tulaga o le superconductivity i le maualuga o le vevela. Ia Oketopa 2020, na lipotia ai le superconductivity i le vevela o le potu (i le 15°C). carbon disulfide hydride (3), peitaʻi, i le maualuga tele o le mamafa (267 GPa) na gaosia e le laser lanu meamata. O le Holy Grail, lea o le a avea o se mea taugofie e sili atu i le vevela o le potu ma le mamafa masani, e leʻi maua lava.

3. Mea e fa'avae kaponi e sili atu le fa'avevela ile 15°C.

Taeao o le Vaitau Magnetic

O le faʻavasegaina o faʻaoga talafeagai o superconductors maualuga-vevela e mafai ona amata i mea tau eletise ma tekonolosi komepiuta, masini faʻaogaina, elemene manatua, ki ma fesoʻotaʻiga, generators, amplifiers, particle accelerators. O lo'o soso'o i le lisi: masini ma'ale'ale tele mo le fuaina o maneta, voltage po'o galu, maneta mo MRI masini faafomai, masini maneta e teu ai le malosi, levitating train train, afi, afi afi, transformers ma laina eletise. O le aoga autu o nei miti superconducting masini o le a maualalo le mana faʻaleagaina, televave faʻagaioiga ma maaleale tele.

mo superconductors. E iai le mafuaaga e masani ona fausia ai fale eletise e latalata i aai pisi. E oo lava i le 30 pasene. faia e i latou Malosiaga eletise atonu e leiloa i luga o laina eletise. Ole fa'afitauli masani lea ile mea tau eletise. O le tele o le malosi e alu i le vevela. O le mea lea, o se vaega taua o le pito i luga o le komepiuta e faʻaagaga mo vaega malulu e fesoasoani e faʻaumatia le vevela e gaosia e le taʻavale.

Superconductors foia le faafitauli o le malosi gau mo le vevela. I le avea ai o se vaega o faʻataʻitaʻiga, o saienitisi, mo se faʻataʻitaʻiga, faʻatautaia e maua se tupe eletise eletise i totonu o le mama superconducting i luga atu o le lua tausaga. Ma e leai se malosi faaopoopo.

Na pau lava le mafuaaga na taofi ai le au ona o le leai o se avanoa e maua ai le helium vai, e le ona o le le mafai ona faʻaauau le tafe. O a tatou suʻesuʻega e taʻitaʻia ai i tatou e talitonu e mafai ona tafe mai galu i mea faʻapipiʻi mo le faitau selau afe o tausaga, pe a le sili atu. O le eletise eletise i superconductors e mafai ona tafe e faʻavavau, faʻafeiloaʻi le malosi e aunoa ma se totogi.

в leai se tetee e mafai ona tafe atu se a'ave tele i le uaea fa'aoso, lea na fa'atupuina ai maneta o le malosi tele. E mafai ona faʻaaogaina e faʻanofo ai nofoaafi maglev (4), lea e mafai ona oʻo atu i le saoasaoa e oʻo atu i le 600 km / h ma e faʻavae i luga. superconducting maneta. Po'o le fa'aaogaina i fale eletise, e suitulaga i auala masani e taamilo ai turbines i maneta e gaosia ai le eletise. E mafai ona fesoasoani maneta malolosi e pulea ai le fefiloi. E mafai ona galue se uaea sili ona lelei e teu ai le malosi, nai lo se maa, ma o le gafatia i le faiga o le a faasaoina mo le afe ma le miliona tausaga.

I komipiuta quantum, e mafai ona e tafe i le uati po o le faafeagai i totonu o se superconductor. O va'a ma afi ta'avale o le a fa'asefulu ona la'ititi nai lo le taimi nei, ma o masini MRI fa'afoma'i taugata e ofi i lou alofilima. Aoina mai faʻatoʻaga i toafa toafa tele i le salafa o le lalolagi, e mafai ona teuina le malosi o le la e aunoa ma se gau.

4. nofoaafi maglev Iapani

E tusa ai ma le physicist ma lauiloa lauiloa o le faasaienisi, Kakutekinolosi e pei o superconductors o le a faʻafeiloaʻi i se vaitau fou. Ana faapea o loo tatou ola pea i le vaitaimi o le eletise, o superconductors i le vevela o le potu e aumaia faatasi ma i latou le vaitaimi o le maneta.