Сверхпроводимость

Открытие сверхпроводимости
В начале века «столицей холода» был Лейден, приятный голландский городок, имеющий давнюю
традицию научных исследований.
В криогенной лаборатории Лейдена, ставшей впоследствии знаменитой, пионер техники охлаждения
Камерлинг-Оннес сумел в 1908 г. впервые получить жидкий гелий. В последующие годы он же продолжал
исследовать влияние глубокого холода на различные материалы.
При очень низких температурах принято отсчитывать градусы Цельсия от абсолютного нуля
(–273,13°С). Напомним, что при абсолютном нуле (наименьшая из возможных температур) вещество имеет
минимальную энергию и тепловое движение прекращается.
Охлаждение медной проволоки приводит к уменьшению ее сопротивления, следовательно, медь, как,
впрочем, и любой другой металл, может быть использована в качестве термометра, если известно, как
именно меняется ее сопротивление с температурой.
В 1911 г. Камерлинг-Оннес как раз делал попытку использовать для таких целей проволоку из свинца,
когда очередное охлаждение привело к полному исчезновению ее электрического сопротивления. Так была
открыта сверхпроводимость, которая наблюдается во многих металлах и сплавах (но, как это ни
парадоксально, не в меди и серебре, являющимися наилучшими проводниками при обычных
температурах). Однако только в 1957 г. Бардин, Купер и Шрифер сумели дать удовлетворительное
объяснение явлению сверхпроводимости, построив теорию, носящую их имя (теория БКШ).
Механизм проводимости
Прежде чем углубляться в теорию БКШ, следует разобраться в механизме обычной проводимости.
Вспомним, что вещество состоит из атомов, содержащих тяжелое положительно заряженное центральное
ядро, притягивающее отрицательно заряженные электроны.
Связанные ядро и электроны образуют единое нейтральное целое. Те электроны, которые последними
пристраиваются к ядру, находят его в большой степени нейтрализованным теми, что прибыли раньше.
Следовательно, внешние электроны слабее связаны с ядром, и поэтому два атома, оказавшись поблизости
друг от друга, могут с легкостью обменяться ими; так возникают межатомные силы и химические
валентности.
Межатомные силы в металле заставляют атомы выстраиваться в упорядоченные и компактные ряды,
формируя решетку (называемую кристаллической). Такие решетки часто обладают поразительной
симметрией.
В металле периферические электроны легко мигрируют от одного атома к другому. Эти электроны на
самом деле не принадлежат больше определенному атому и образуют море отрицательных зарядов,
способных свободно передвигаться через металл. Атомы образуют положительный фон, обеспечивающий
нейтральность металла как целого.

---

Другие статьи по теме:

- Угрожает Вселенной тепловая смерть?
- Космические масштабы
- Невероятная история: открытие вечного движения
- Течение времени рядом с черной дырой
- Галактики разных видов (звезды, черные дыры, холодные объекты)

Это интересно:

Новости космоса: