Új anyagállapotot fedeznek fel, vagy mi a furcsa fémek rejtélye
A tudósok viszonylag hosszú ideig rájöttek, hogy a réz - kuprát meglehetősen összetett kombinációi a klasszikus fémektől eltérő viselkedést mutatnak. A legújabb kutatások eredményei szerint pedig a tudósok egy teljesen új anyagállapotot fedeztek fel bennük.
Ezen anyagok használata széles kilátásokat mutat a magas hőmérsékletű szupravezetők kialakításában, amelyekre a modern energetikának és az egész iparnak annyira szüksége van. Lássuk, mi a sajátossága ezeknek a "furcsa anyagoknak".
A magas hőmérsékletű vezetők első felfedezései
Már 1911-ben a szupravezetés felfedezése Hollandiában történt. Megállapították, hogy csak három kelvin hőmérsékleten a higany ellenállása nullára csökken (az elektromosság veszteség nélkül továbbítódik).
Ez a hatás más anyagokban is megfigyelhető volt, de a hőmérséklet, amelyen a szupravezetés figyelhető meg, mindig rendkívül alacsony maradt.
A változások csak 1986-ban következtek be. Az IBM mérnökei ekkor hozták létre az első magas hőmérsékletű szupravezetőt - cupratlantánt és báriumot. Erre K. Müller és G. Bednorts megkapta a Nobel-díjat.
A minimum 77 Kelvin (de nem alacsonyabb) hőmérsékletű szupravezetőket magas hőmérsékletnek nevezzük. Ezen a hőmérsékleten forr a folyékony nitrogén.
Jelenleg a leghíresebb magas hőmérsékletű szupravezető BSCCO (bisco szendvics), bizmut-oxid, stroncium, réz és tiszta kalcium rétegekből áll.
Ezeknek az anyagoknak köszönhetően különleges eszközöket és termékeket hoztak létre az elektrotechnikában, a közlekedésben és az energetikában.
Mi a furcsa fémek rejtélye
Annak ellenére, hogy a kupolák már teljesen használatban vannak, több száz méteres huzalok készülnek belőlük a nagy hadron ütközőben. A tudósok a mai napig nem értik teljesen a magas hőmérsékletű vezetőképesség fizikáját.
A BCS elmélet (alkotóiról D. Bardin, L. Cooper és
D. Schrieffer) tökéletesen leírja a 30 Kelvin feletti szupravezetést. De csak a hőmérséklet emelkedésével, amikor a szupravezetés hatása megszűnik, a kupolák nem úgy viselkednek, mint a közönséges anyagok.
A kupolák elektromos ellenállása lineárisan csökken, és nem arányos a hőmérséklet-különbség négyzetével. Ez ellentmond a Fermi folyadékelméletnek, amelyet Lev Landau fogalmazott meg 1956-ban.
Rendkívül alacsony hőmérsékleten az elektronok egy elektrongáz viselkedését mutatják, és a találkozott kölcsönhatást a kvantummechanika egyenletei írják le.
Ugyanakkor a Fermi folyadékelmélet a fémek túlnyomó többségénél működik, kivéve a hírhedt kupolákat. Ezért helyezték őket a fizikusok a "furcsa fémek" speciális szakaszába.
Ilyen "alulfémekben" az elektronok rendkívül gyengén és rövid távolságokon mozognak. Ebben az esetben intenzív energiaeloszlás lép fel.
Ezért a "furcsa fémek" pontosan középen helyezkednek el a közönséges fémek és a szigetelők között.
Számos tanulmány számos "részfémet" tárt fel, de a szupravezetés tulajdonságai nélkül. Ez még jobban megzavarta a kupolát.
A kupolák és a mágneses tér szupravezetése
Az USA, Németország és Kolumbia nemzetközi tudományos csoportja által végzett kísérlet kimutatta, hogy a 60-70 Tesla erős mágneses mező hatása érték, amelynél a szupravezetők elveszítik vezető tulajdonságait) lineárisan változtatja meg a kuprátok ellenállását, és nem a másodfokú törvény szerint, mint a "normál" esetében fémek.
Más szavakkal, a kuprátok mutatják a fémek tulajdonságait, de nagy vonakodással.
Az anyag új állapota
A kísérleti adatok felhalmozásával a kupolákon ez azt jelzi, hogy ez nem más, mint az anyag abszolút egyedi formája, amelyet a makroszkopikus kvantum-összefonódás realitása határoz meg a világ.
A New York-i Flatiron Institute mérnöki csoportjának sikerült létrehoznia a "furcsa fémek" digitális modelljét, amely megerősítette azt a feltételezést, hogy ez nem más, mint az anyag új állapota. Az úgynevezett köztes forma a közönségesen vezető fémek és a szigetelőanyagok között.
Tehát az új anyagállapot nevének kitalálása és a kutatás folytatása marad.
Tetszett az anyag? Szeretjük, feliratkozunk és kommenteljük. Köszönöm, hogy végigolvastad.