Сверхпровод — это не выдумка из научной фантастики, а вполне реальное и уже более века известное явление. В 1911 году нидерландский физик Оннес, охладив металлическую ртуть до примерно –269°C, обнаружил нечто удивительное — сопротивление исчезло почти полностью.
Представьте себе: дорога с выбоинами вдруг становится идеально гладкой — так и ток в сверхпроводнике движется без помех.
С тех пор учёные словно заколдованы этой темой — всё больше людей вовлекаются в исследования сверхпроводимости.
Три суперспособности сверхпроводящих материалов
1. Нулевое сопротивление
В обычной проводке ток сталкивается с сопротивлением — часть энергии уходит в тепло.
А вот в сверхпроводнике, при достижении критической температуры, сопротивление исчезает. Ток может бежать безо всяких потерь, провода не нагреваются.
2. Эффект Мейснера
Если поднести магнит к сверхпроводнику, его поверхность начнёт генерировать сверхпроводящий ток, создающий встречное магнитное поле. В итоге магнитное поле внутри сверхпроводника становится равным нулю.
Будто сверхпроводник надевает невидимую броню от магнитов.
3. Эффект Джозефсона
Если две сверхпроводящие пластины разделить тонким слоем изоляции и подать напряжение, электроны смогут пройти сквозь изоляцию — будто используют технику прохождения сквозь стены.
Даже если убрать напряжение, ток между пластинами не исчезнет полностью.
Какие бывают сверхпроводники?
Существует два основных типа:
- Низкотемпературные (например, ниобий-титан) — работают только при –269°C, требуют жидкого гелия, что очень дорого.
Как суперкар: мощный, но «бензин» стоит бешеных денег.
- Высокотемпературные (например, иттрий-барий-медный оксид) — работают уже при –196°C, а это температура жидкого азота, который дешевле и доступнее.
Теперь суперкар можно заправлять дешёвым топливом — стало доступно для большего числа людей.
Прорыв китайских учёных
Академик Чжао Чжунсянь
В середине 1970-х многие учёные считали, что –233°C — предел для сверхпроводимости. Но академик Чжао не согласился и упорно продолжал исследования.
Февраль 1987 года — его команда открыла новый сверхпроводник с критической температурой –180°C. И главное — этого уже можно было достичь с помощью жидкого азота.
Это резко снизило затраты и сделало Китай мировым лидером в области сверхпроводимости.
Новый рекорд 2008 года
После открытия в Японии сверхпроводящих свойств в одном из соединений, Чжао со своей командой быстро довёл критическую температуру до –223°C, а затем поставил мировой рекорд — –218°C, который до сих пор никто не побил.
Последние достижения
Команда академика Сюэ Цикуня обнаружила высокотемпературную сверхпроводимость в никелатах при обычном давлении, открыв новые горизонты исследований.
Сверхпроводимость в нашей жизни
МРТ будущего
Медицина
МРТ — это не просто «магический рентген». В основе работы — сверхпроводящие катушки, создающие мощные и стабильные магнитные поля, позволяющие заглянуть внутрь тела без разрезов.
Транспорт
Сверхпроводящие маглев-поезда буквально парят над рельсами — антигравитация в реальности. Они бесшумны, стабильны и очень быстры.
Электроэнергетика
Сверхпроводящие кабели — это передача электроэнергии почти без потерь.
Обычные провода теряют энергию из-за сопротивления, а сверхпроводники сохраняют её почти полностью. Если бы всё перешло на сверхпроводящие линии — экономия была бы колоссальной.
А что дальше?
Управляемый термоядерный синтез
Сверхпроводники могут сделать возможным «искусственное солнце» на Земле.
Они обеспечивают мощные и устойчивые магнитные поля для удержания плазмы в реакторах, снижая энергозатраты.
Квантовые компьютеры
Сверхпроводящие кубиты могут превзойти современные компьютеры в миллионы раз.
Задачи, которые сегодня требуют дней и недель — решаются за секунды.
Другие области
- Быстрее и стабильнее связь
- Новейшие оборонные технологии
- Усовершенствованные системы навигации и контроля
Сверхпроводимость — это не просто технология. Это ключ, открывающий двери в мир будущего.
И чем глубже мы её изучаем, тем шире распахиваются эти двери.
