Асқын өткізгіштік Құбылысын Қалай Түсіндіруге болады: The Science Behind Zero Resistance
Ғылым мен техниканың дамуы бізге таңғажайып құбылыстарды түсінуге мүмкіндік береді. Солардың бірі – асқын өткізгіштік. Бұл ерекше физикалық құбылыс температура белгілі бір шектен төмендегенде, материалдардың электрлік кедергісі толықтай жойылып, электр тогы кедергісіз ағатын жағдайды сипаттайды. Бірақ бұл құбылыс қалай жүзеге асады? Осыны қарастырып көрейік.
Асқын өткізгіштік құбылысының негіздері
Асқын өткізгіштік – кванттық механика заңдарына негізделген ерекше құбылыс. Бұл құбылысты алғаш рет 1911 жылы голландиялық физик Хейке Камерлинг-Оннес сұйық гелийдің көмегімен сынапты өте төмен температураға дейін салқындату арқылы ашқан. Ол сынаптың электр кедергісі кенеттен нөлге дейін төмендейтінін байқады.
Бұл жаңалықтан кейін ғалымдар көптеген зерттеулер жүргізіп, асқын өткізгіш материалдардың негізгі қасиеттерін анықтады.
Асқын өткізгіш материалдардың негізгі ерекшеліктері
Асқын өткізгіш материалдар келесі екі басты қасиетке ие:
- Нөлдік электр кедергісі – материалдың ішіндегі электрондар ешқандай қарсылықсыз қозғалады, бұл электр энергиясын шығынсыз тасымалдауға мүмкіндік береді.
- Мейснер эффектісі – асқын өткізгіштік күйіне енген материал магнит өрісін толықтай ығыстырады, яғни сыртқы магнит өрісі оның ішіне өтпейді.
Бұл қасиеттер асқын өткізгіштердің қолдану аясын кеңейтіп, көптеген ғылыми және инженерлік салаларда қолданыс табуына ықпал етті.
Асқын өткізгіштікті түсіндіретін теориялар
Ғалымдар бұл құбылысты түсіндіру үшін бірнеше теория ұсынды. Солардың ішіндегі ең маңыздыларының бірі – БКШ (Бордин, Купер, Шриффер) теориясы.
Бұл теория бойынша асқын өткізгіш күйінде электрондар Купер жұптарын құрайды. Жай жағдайда электрондар бір-бірін тебеді, бірақ өте төмен температурада олар ерекше байланыс түзіп, материал ішінде ешқандай кедергіге ұшырамай қозғала алады.
Қолдану салалары
Асқын өткізгіш материалдар көптеген салаларда пайдаланылады:
- Медициналық диагностика – Магнитті-резонанстық томография (МРТ) құрылғыларында күшті магнит өрісін қалыптастыру үшін қолданылады.
- Энергетика – Асқын өткізгіш кабельдер электр энергиясын шығынсыз тасымалдауға мүмкіндік береді.
- Кванттық есептеуіштер – Бұл материалдар жоғары жылдамдықтағы есептеу жүйелерін дамытуда маңызды рөл атқарады.
- Үлкен адрондық коллайдер (CERN) – Ғылыми зерттеулер үшін аса күшті магнит өрістерін жасауға көмектеседі.
Қиындықтар мен болашақ зерттеулер
Асқын өткізгіштікті күнделікті өмірде кеңінен қолдану үшін оның кейбір шектеулерін жеңу керек. Ең үлкен қиындық – өте төмен температураны сақтау қажеттілігі. Қазіргі таңда көптеген зерттеушілер жоғары температуралы асқын өткізгіштерді дамыту бағытында жұмыс істеуде.
Егер асқын өткізгіш материалдар бөлме температурасында жұмыс істей алатын деңгейге жетсе, онда бұл ғылым мен технологияда нағыз төңкеріс жасар еді.
