Avastatakse uus aineseisund või mis on kummaliste metallide saladus
Teadlased on suhteliselt pikka aega välja selgitanud, et üsna keerulised vase - kupraatide kombinatsioonid käituvad klassikalistest metallidest erinevalt. Ja hiljutiste uuringute tulemuste kohaselt on teadlased avastanud neis täiesti uue aine seisundi.
Nende materjalide kasutamine näitab kõrgel temperatuuril olevate ülijuhtide väljatöötamise väljavaateid, mida kaasaegne energeetika ja kogu tööstus tervikuna vajavad. Vaatame, mis on nende "kummaliste materjalide" eripära.
Esimesed avastused kõrgtemperatuuriliste juhtide kohta
Juba 1911. aastal ülijuhtivuse avastus tehti Hollandis. Leiti, et ainult kolme kelvinini temperatuuril langeb elavhõbetakistus nulli (elektrit edastatakse kadudeta).
Lisaks täheldati seda efekti teistes materjalides, kuid ülijuhtivuse täheldatav temperatuur püsis alati äärmiselt madal.
Muudatused tulid alles 1986. aastal. Siis lõid IBMi insenerid esimese kõrgtemperatuurse ülijuhi - cupratlantaani ja baariumi. Selle K jaoks. Müller ja G. Bednortid said Nobeli preemia.
Ülijuhte, mille minimaalne temperatuur on 77 kelvinit (kuid mitte madalam), nimetatakse kõrgtemperatuurilisteks. See on temperatuur, mille juures vedel lämmastik keeb.
Praegu on kõige kuulsam kõrgtemperatuuriline ülijuht BSCCO (bisco võileib), mis koosneb vismutoksiidi, strontsiumi, vase ja puhta kaltsiumi kihtidest.
Tänu nendele materjalidele loodi spetsiaalsed seadmed ja tooted elektrotehnika, transpordi ja energeetika valdkonnas.
Mis on kummaliste metallide saladus
Hoolimata asjaolust, et kuprid on juba täies mahus kasutuses, tehakse neist suures hadroni põrkeseadmes sadu meetreid juhtmeid. Teadlased ei mõista tänaseni täielikult kõrgtemperatuurse juhtivuse füüsikat.
BCS-i teooria (nimetatud selle loojate D. järgi Bardin, L. Cooper ja
D. Schrieffer) kirjeldab suurepäraselt ülijuhtivust üle 30 kelvini. Kuid ainult temperatuuri tõusuga, kui ülijuhtivuse mõju kaob, hakkavad kuprid käituma mitte nagu tavalised materjalid.
Kupraatide elektritakistus väheneb lineaarselt ja mitte proportsionaalselt temperatuuride erinevuse ruuduga. See on vastuolus Fermi vedelateooriaga, mille sõnastas Lev Landau 1956. aastal.
Äärmiselt madalatel temperatuuridel avaldavad elektronid elektrongaasi käitumist ja tekkinud vastasmõju kirjeldatakse kvantmehaanika võrranditega.
Sel juhul töötab Fermi vedelike teooria valdava enamuse metallide puhul, välja arvatud kurikuulsad kupraadid. Seetõttu on füüsikud paigutanud nad spetsiaalsesse "kummaliste metallide" sektsiooni.
Sellistes "alamõõdulistes metallides" liiguvad elektronid äärmiselt nõrgalt ja lühikese vahemaa tagant. Sellisel juhul toimub energia intensiivne hajumine.
Seetõttu asuvad "kummalised metallid" tavaliste metallide ja isolaatorite vahel täpselt keskel.
Arvukad uuringud on paljastanud suure hulga "submetalle", kuid ilma ülijuhtivuse omadusteta. See ajas kupari olukorra veelgi segadusse.
Kupraatide ja magnetvälja ülijuhtivus
USA, Saksamaa ja Kolumbia rahvusvahelise teadusrühma läbi viidud katse näitas, et tugeva 60-70 Tesla magnetvälja mõju (see on tohutu väärtus, mille juures ülijuhid kaotavad oma juhtivad omadused) muudab kuprite takistust lineaarselt, mitte ruutseaduse järgi, nagu "normaalse" korral metallid.
Teisisõnu, kupraatidel on metallide omadused, kuid väga vastumeelselt.
Mateeria uus seisund
Katseandmete kuhjumisel kuprite kohta näitab see, et see pole midagi muud, kui absoluutselt ainulaadne aine vorm, mille määravad makroskoopilises kvantpõimumise reaalsused maailm.
Ja New Yorgi Flatironi Instituudi insenerirühmal õnnestus luua "kummaliste metallide" digitaalne mudel, mis kinnitas eeldust, et see pole midagi muud kui uus aine seisund. Niinimetatud vahevorm tavaliste juhtivate metallide ja isoleermaterjalide vahel.
Seega jääb üle uue aine seisundi nimetus välja mõelda ja jätkata uurimistööd.
Kas teile meeldis materjal? Meile meeldib, tellime ja kommenteerime. Tänan teid lõpuni lugemise eest.