Çfarë është superpërçueshmëria?

Superpërcjellshmëria është një pjesë e lezetshme e fizikës që përdoret në shumë faktorë të jetës sonë. Nëse shkencëtarët do të ishin në gjendje të zbulonin një superpërçues të temperaturës dhe presionit të dhomës, ai do të revolucionarizonte teknologjinë. Fatkeqësisht, kjo është dëshmuar se është një detyrë shumë e vështirë dhe mund të mos jetë fare e mundur.

Çfarë është superpërçueshmëria?

Një përcjellës elektrik është një material që mund të përçojë elektricitetin. Çdo material ka rezistencën e tij elektrike që është një masë e kundërshtimit të tij ndaj rrjedhës së një rryme elektrike. Një material me rezistencë të lartë është një përcjellës i dobët dhe anasjelltas.

Superpërcjellshmëria është një fenomen fizik ku një material ka zero rezistencë elektrike. Në këtë gjendje, ka një sërë efektesh interesante dhe të dobishme. Një superpërçues që nuk ka rezistencë do të thotë që një rrymë elektrike mund të kalojë përmes tij pa humbur kurrë energji ose pa e ngrohur atë. Kjo mund të lejojë transmetimin dhe ruajtjen me efikasitet të përsosur të energjisë.

Superpërçuesit mund të krijojnë gjithashtu magnet jashtëzakonisht të fuqishëm, shembuj të kësaj mund të gjenden në makinat MRI dhe në përshpejtuesit e grimcave. Eksperimentet kanë treguar se rrymat elektrike në këta magnet mund të vazhdojnë për vite pa ndonjë rënie të matshme të forcës. Hulumtimet sugjerojnë se rryma do të jetë e qëndrueshme për të paktën 100,000 vjet, me disa vlerësime që parashikojnë se rryma do të jetë në gjendje të vazhdojë për më shumë se jeta e vlerësuar e universit.

Kur vendosen mbi një magnet, superpërçuesit formojnë një fushë magnetike të barabartë që e zmbraps magnetin. Kjo lejon që superpërçuesit të fluturojnë në mënyrë të përsosur mbi ose nën një magnet ose edhe përgjatë një piste magnetesh.

Kërkesat e superpërcjellshmërisë

Një material fillon të superpërcjell vetëm nën një temperaturë të caktuar, ku rezistenca e tij elektrike bie papritur në zero. Fatkeqësisht, të gjithë superpërçuesit e njohur bëhen superpërçues vetëm në temperatura jashtëzakonisht të ftohta. Një superpërçues "me temperaturë të lartë" përkufizohet si një material që sillet si një superpërçues mbi temperaturën e azotit të lëngshëm (73K ose -200°C). Temperatura e saktë në të cilën rezistenca elektrike e një materiali bie në zero quhet "Temperatura kritike".

Këshillë: Elementet veçanërisht të ftohtë të fizikës maten përgjithësisht në Kelvin (K). Një Kelvin është e barabartë me një gradë Celsius, por shkalla e Kelvinit fillon në zero absolute, ose -273,15°C.

Superpërcjellësi me temperaturë më të lartë i zbuluar, që nga viti 2020, është Hg12Tl3Ba30Ca30Cu45O127 i cili ka një temperaturë kritike prej 138K ose -135°C në një atmosferë presioni.

Temperatura nuk është i vetmi faktor i rëndësishëm në superpërcjellshmëri, presioni gjithashtu luan një rol në një numër superpërçues. Sulfidi i hidrogjenit (H2S) ka një temperaturë kritike prej vetëm 203K (-70°C), dhe dekahidridi i lantanumit (LAH10) ka një temperaturë kritike prej 250K (-23°C). Fatkeqësisht, këto materiale duhet të jenë në presione tepër të larta për t'u bërë superpërçues, ku H2S ka nevojë për 986,923 atmosfera presioni dhe LaH10 për 1,677,770 atmosfera.

Këshillë: Presioni në këtë shkallë matet përgjithësisht në GPa ose Giga-pascals me numrat që janë përkatësisht 100 GPa dhe 170 GPa. Për ta bërë këtë vlerë më të kuptueshme, ajo është shndërruar në atmosferë. Një atmosferë presioni është presioni mesatar i ajrit në nivelin e detit në Tokë. Për krahasim, presioni në pikën më të thellë të oqeaneve të Tokës, Challenger Deep në kanalin Mariana, është 1071 atmosfera në 10994 metra nën nivelin e detit.

Përdorime të mundshme në të ardhmen për superpërçuesit e temperaturës së dhomës

Termi "superpërçues i temperaturës së dhomës" përdoret për t'iu referuar materialeve të ardhshme të mundshme që shfaqin superpërçueshmëri në temperatura mbi 273K ose 0°C. Për t'u bërë veçanërisht të dobishme në botën reale, këto materiale duhet gjithashtu të jenë superpërcjellëse në ose afër një atmosfere presioni.

Një superpërçues i temperaturës së dhomës do të ndihmonte në reduktimin e problemeve të energjisë në botë duke eliminuar pothuajse energjinë elektrike të humbur gjatë transmetimit në distanca të gjata përmes linjave të energjisë. Ato gjithashtu do të mundësonin kompjuterë më të shpejtë dhe pajisje të ruajtjes së memories së bashku me sensorë shkencorë më të ndjeshëm. Do të bëhej shumë më e lirë përdorimi i magnetëve super të fortë të përdorur në pajisje të tilla si përshpejtuesit e grimcave, makinat MRI, prototipet e reaktorëve të shkrirjes bërthamore dhe trenat maglev, pasi magnetët nuk do të kërkonin azot të lëngshëm për të ftohur superpërçuesin mjaftueshëm për të punuar.