Գերհաղորդականություն

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Մագնիսն ազատ կախվում է օդում՝ հեղուկ ազոտով սառեցված բարձրջերմաստիճանային գերհարորդչի վերևում։ Գերհաղորդչի մակերևույթով անցնում է չմարող հոսանք՝ արտաքսելով մագնիսական դաշտը մագնիսից (էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա)։ Հոսանքի միջոցով ձևավորվում է մագնիսին վանողությամբ հակազդող էլեկտրամագնիս:

Գերհաղորդականություն, որոշակի ջերմաստիճանից ցածր ջերմաստիճանում (կրիտիկական ջերմաստիճան) զրո դիմադրությամբ բնութագրվող երևույթ որոշ նյութերում։ Գերհաղորդականությունը հատկանշվում է նաև Մեյսների էֆեկտով՝ ներքին մագնիսական դաշտի ատրամղում գերհաղորդչի ամբողջ ծավալում։ Հայտնաբերել է Հեյկե Կամերլինգ Օնեսը 1911 թվականին։ Ինչպես ֆեռոմագնիսականությունը և ատոմական սպեկտրային գծերը, գերհաղորդականությունը ևս քվանտամեխանիկականկան երևույթ է։ Մեյսների էֆեկտի ի հայտ գալը ցույց է տալիս, որ գերհաղորդականութունը չի կարող պարզապես ընկալվել որպես դասական ֆիզիկայում կատարյալ հաղորդիչների իդեալականացում։

Մետաղե հաղորդչի էլեկտրական դիմադրությունը ջերմաստիճանի ցածրանալու հետ նվազում է։ Սովորական հաղորդիչներում, ինչպես պղինձը և արծաթն են, խառնուրդները և այլ թերություններ սահմանափակում են դիմադրության անկումը։ Նույնիսկ բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճանում նորմալ հաղորդիչը որոշ ոչ զրոյական դիմադրություն ունի։ Մինչդեռ գերհաղորդիչի դիմադրությունը կտրուկ զրո է դառնում, երբ նյութը սառեցվում է կրիտիկական ջերմաստիճանից ցածր ջերմաստիճաններում։ Գերհաղորդիչ լարի փակ կոնտուրով անցնող էլեկտրական հոսանքը կարող է անվերջ երկար պահպանվել առանց սնման աղբյուրի[1][2][3][4][5]։

1986 թ. հայտնաբերվեց, որ որոշ կուպրատ-պերովսկիտային կերամիկական նյութերն ունեն 90 Կ-ից (-183 °C) բարձր կրիտիկական ջերմաստիճան[6]։ Այսպիսի բարձր անցումային ջերմաստիճանը տեսականորեն անհնար է սովորական գերհաղորդիչների համար, այդ պատճառով նման նյութերը կոչվեցին բարձրջերմաստիճանային գերհաղորդիչներ։ Հեղուկ ազոտը եռում է 77 Կ-ում, և ավելի բարձր ջերմաստիճաններում գերհաղորդականությունը սկիզբ դրեց փորձերի և կիրառությունների, որոնք արդյունավետ չէին ցածր ջերմաստիճանների համար։

Գերհաղորդականություն են դրսևորում տարբեր նյութեր. հասարակ տարրերը՝ անագը, ալյումին, և այլն, տարբեր մետաղաձուլվածքներ, որոշ հարստացված կիսահաղորդիչներ։ Ազնիվ մետաղներում, ինչպես ոսկին և արծաթը, ինչպես նաև ֆեռոմագնիսական մետաղների անարատ նմուշներում գերհաղորդականություն չի դիտվում։

1986 թվականին, կուպրատ-պերովսկիտ կերամիկ նյութերի բարձրաստիճան գերհաղորհիչների մի ընտանիքի հայտնաբերումը, 90 կելվինից բարձր կրիտիկական ջերմաստիճանով, հետաքրքրությունը և հետազոտությունը գերհաղորդականության մեջ թարմացրեց տարբեր պատճառներով։ Որպես զուտ հետազոտական առարկա, այս նյութերը ներկայացնում էին մի նոր երևույթ, որ ժամանակվա տեսությամբ բացատրություն չուներ։ Ավելին, քանի որ գերհաղորդականությունը պահպանվում է մինչ ավելի վարելի ջերմաստիճաններ, տնտեսապես կարևոր հեղուկ ազոտի եռացման կետից անց, ավելի առևտրական կիրառումներ են կարելի, հատկապես եթե նույնիսկ ավելի բարձր կրիտիկական ջերմաստիճանով նյութեր հայտնաբերվեն։

Հայաստանում[խմբագրել]

Հայաստանում կա գերհաղորդականության և՛ տեսական, և՛ փորձարարական դպրոց, որոնք կենտրոնացված են հիմնականում ԵՊՀ ֆիզիկայի ֆակուլտետում և ՀՀ ԳԱԱ Ֆիզիկական հետազոտությունների ինստիտուտում։

Ծանոթագրություններ[խմբագրել]

  1. Bardeen, John; Cooper, Leon; Schriffer, J. R. (December 1, 1957). «Theory of Superconductivity». Physical Review 8 (5): 1178. doi:10.1103/physrev.108.1175. http://books.google.com/books?id=_QKPGDG-cuAC&pg=PA76&dq=%22persist+indefinitely։ Վերցված է June 6, 2014.  reprinted in Nikolaĭ Nikolaevich Bogoliubov (1963) The Theory of Superconductivity, Vol. 4, CRC Press, ISBN 0677000804, p. 73
  2. (2009) The Facts on File Dictionary of Physics, 4, Infobase Publishing, 238։ ISBN 1438109490։ 
  3. John C. Gallop (1990)։ SQUIDS, the Josephson Effects and Superconducting Electronics (տե՛ս ՍՔՈՒԻԴ)։ CRC Press, 3, 20։ ISBN 0-7503-0051-5։ 
  4. (2011) Applied Physics for Engineers։ PHI Learning Private Ltd., 930–931։ ISBN 8120342429։ 
  5. (2000) Quantum Physics of Matter։ CRC Press, 102–103։ ISBN 0750307218։ 
  6. J. G. Bednorz and K. A. Müller (1986). «Possible high Tc superconductivity in the Ba−La−Cu−O system». Z. Physik, B 64 (1): 189–193. doi:10.1007/BF01303701. Bibcode1986ZPhyB..64..189B.