ابررسانایی چیست - ابررساناچیست وکاربردش
ابررسانایی:
ابررسانایی پدیده‌ای است که در دماهای بسیار پایین برای برخی از مواد رخ می‌دهد. در حالت ابررسانایی مقاومت الکتریکی ماده صفر می‌شود و ماده خاصیت دیامغناطیس کامل پیدا می‌کند، یعنی میدان مغناطیسی را از درون خود طرد می‌کند. طرد میدان مغناطیسی تنها تفاوت اصلی ابررسانا با رسانای کامل است، زیرا در رسانای کامل انتظار می‌رود میدان مغناطیسی ثابت بماند، در حالی که در ابررسانا میدان مغناطیسی همواره صفر است.
ابررساناچیست وکاربردش
مقاومت الکتریکی یک رسانای فلزی به تدریج با کاهش دما کم می‌شود.
در رساناهای معمولی مثل مس و نقره، وجود ناخالصی و مشکلات دیگر این روند را کند می‌کند. به طوری که حتی در صفر مطلق هم نمونه‌های معمول مس همچنان مقاومت الکتریکی کمی دارند. در مقابل ابررساناها موادی هستند که اگر دمایشان از یک دمای بحرانی کمتر شود، ناگهان مقاومت الکتریکی خود را از دست می‌دهند. جریانی از الکتریسیته در یک حلقه ابررسانا می‌تواند برای مدت نامحدودی بدون وجود مولد جریان وجود داشته باشد. ماننده پدیده فرومغناطیس و خطوط طیفی اتم‌ها، ابررسانایی نیز پدیده‌ای کوانتومی است و نمی‌توان آن را با فیزیک کلاسیک به مانند یک رسانای مطلوب توصیف کرد.
تاریخچه :
در سال 1911 ، H. Kamerlingh-Onnes هنگام کار کردن در آزمایشگاه دمای پایین خود کشفکرد که در دمای چند درجه بالای صفر مطلق ،جریانالکتریسیته می‌تواند بدون هیچ اتلافاختلافپتانسیل در فلز جیوه جریان پیدا کند. او این واقعه منحصر به فرد را "ابررسانایی" (Superconductivity) نامید. هیچ نظریه‌ای برای توضیحاین رخداد در طول پنجاه و شش سال بعد از کشف ارائه نگردید. تا وقتی که در 1957 ، دردانشگاه الینویس ، سه فیزیکدان: John Bardeen ، Leon Cooper و Robert Schrieffer نظریه میکروسکوپی خود ارائه کردن که بعدا با نام تئوری BCS(حروف ابتدایی ناممحققان) شناخته شد. سومین رخداد مهم در تاریخ ابررسانایی در سال 1986 اتفاق افتاد،وقتی که George Bednorz و Alex Mueller در حال کار کردن در آزمایشگاه IBM نزدیک شهرزوریخ سوئیس ،یک کشف مهم دیگر کردند:
ابررسانایی در دماهای بالاتر ازدماهایی که قبلا برای ابررسانایی شناخته شده بودند در فلزاتی کاملا متفاوت از آنچهقبلا فلز ابررسانا شناخته می‌شود. این کشف باعث ایجاد زمینه جدیدی در علم فیزیک شد: مطالعهابررسانایی دمای بالا.
ابررساناهای مرسوم
در سخنرانینوبلدر سال 1913 ، Kammerlingh-Onnes گزارشداد که "جیوه در 4.2 درجه کلوین به حالت جدیدی وارد می‌شود، حالتی که با توجه بهخواص الکتریکی آن ، می‌تواند ابررسانایی نام بگیرد. او گزارش داد که این حالتمی‌تواند بوسیله اعمالمیدان مغناطیسیبه اندازه کافی بزرگ از بینبرود. در حالی که یک جریان القاء شده در یک حلقه بسته ابررسانا به مدت زمان فوقالعاده زیادی باقی می‌ماند و از بین نمی‌رود. او این رخداد را بطور عملی با آغازیکجریان ابررسانایی در یک سیم پیچ در آزمایشگاه لیدن و سپس حمل سیم پیچ همراه با سردکننده‌ای که آن را سرد نگه می‌داشت به دانشگاه کمبریج به عموم نشان داد.
اینموضوع که ابررسانایی مسأله‌ای به این مشکلی ارائه کرد که 46 سال طول کشید تا حلشود، خیلی شگفت آور می‌باشد. دلیل اول این می‌تواند باشد که جامعه فیزیک تا حدودبیست سال مبانی علمی لازم برای ارائه راه حل برای این مسئله را نداشت: تئوری کوانتومفلزات معمولی. دوم اینکه ، تاسال 1934 هیچ آزمایش اساسی در این زمینه انجام نشد. سوم اینکه ، وقتی مبانی عملیلازم بدست آمد، به زودی واضح شد انرژی مشخصه وابسته به تشکیل ابررسانایی بسیار کوچکمی‌باشد، حدود یک میلیونیم انرژی الکترونیکی مشخصه حالت عادی. بنابراین ، نظریهپردازان توجه‌شان را به توسعه یک تفسیر رویدادی از جریان ابررسانایی جلب کردند. اینمسیر را Fritz London رهبری می‌کرد. کسی که در سال 1953 به نکته زیر اشارهکرد:
"ابررسانایی یک پدیده کوانتومی در مقیاس ماکروسکوپی می‌باشد ... باجداسازی حالت حداقل انرژی از حالات تحریک شده بوسیله وقفه‌های زمانی." و اینکه "diamagntesim یک مشخصه بنیادی می‌باشد."
مبانی علمی کوانتومی ابررسانایی
الکترونها در فلز در پتانسیل متناوب تولیدشده از نوسان یونها حول وضعیتشان حرکت می‌کنند. حرکت یونها را می‌توان بوسیله مدهایجمعی کوانتیزه شده آنها ،فونونها توجیهکرد. سپس در طی توسعه نظریه کوانتوم ، نظریه پاولی اصل انفجار وجود دارد، که معنایآن بیانگر مفهوم آن است و آن اینکه - الکترونها به صورت اسپین نیمه کامل ذاتی (half integral intrinsic spin) قرار می‌گیرند، و در نتیجه هیچ الکترونی نمی‌تواند طوریقرار بگیرد که عدد کوانتوم آنها باهم یکی باشد. ذراتی که به صورت اسپین نیمه کاملذاتی قرار می‌گیرند با نامفرمیونها (fermions) شناخته می‌شوند، بخاطرگرامی داشت کارهایفرمی (Fermi) که ، همراه بادیراک (Dirac) ، نظریه آماری رفتار الکترون در دماهای محدود را توسعه دادند، این تئوری بانام Fermi-Diac statistics شناخته می‌شود. در توضیح فضای اندازه حرکت یک فلزساده ، حالت پایه یک کره در فضای اندازه‌ی حرکت می‌باشد، که اندازه‌ی شعاع آن ، pf بوسیله‌ی چگالی فلز تعیین می‌گردد.
انرژی خارجی ترین الکترونها ، در مقایسهبا انرژی گرمایی میانگین آنها ، Kt بسیار بزرگ می‌باشد. به عنوان نتیجه ، تنها بخشکوچکی از الکترونها ، در بالاتر از حالت پایه تحریک می‌شوند. الکترونها باهم دیگرقانون کلمب) و با فونونها تعامل می‌کنند و رابطه دارند. تحریکات ابتدائی آنها ذرات (quasi ، (quasiparticles
۲۹ دی ۱۳۹۲
مقالات فیزیک
چیست کامل انتظار می‌رود میدان کامل ماده کامل مغناطیس می‌دهد رسانایی #ff0000; ماده صفر می‌شود و ماده کامل ماده تفاوت مقاومت بسیار دما
,