Шта је суперпроводљивост?

Суперпроводљивост је кул део физике који се користи у многим факторима наших живота. Када би научници успели да открију суперпроводник на собној температури и притиску, то би револуционисало технологију. Нажалост, ово се показало као веома тежак задатак и мо��да уопште није могућ.

Шта је суперпроводљивост?

Електрични проводник је материјал који може да спроводи електричну енергију. Сваки материјал има сопствени електрични отпор који је мера његове супротности протоку електричне струје. Материјал са високим отпором је лош проводник и обрнуто.

Суперпроводљивост је физички феномен где материјал нема електрични отпор. У овом стању постоји низ занимљивих и корисних ефеката. Суперпроводник који нема отпор значи да се електрична струја може проћи кроз њега без губитка енергије или загревања. Ово може омогућити савршено ефикасан пренос и складиштење енергије.

Суперпроводници такође могу да створе изузетно моћне магнете, примери за то се могу наћи у МРИ машинама и у акцелераторима честица. Експерименти су показали да електричне струје у овим магнетима могу да трају годинама без икаквог мерљивог смањења снаге. Истраживања сугеришу да би струја била стабилна најмање 100.000 година, а неке процене предвиђају да би струја могла да опстане дуже од процењеног животног века универзума.

Када су постављени преко магнета, суперпроводници формирају једнако магнетно поље које одбија магнет. Ово омогућава суперпроводницима да савршено левитирају изнад или испод магнета или чак дуж стазе магнета.

Захтеви за суперпроводљивост

Материјал почиње да буде суперпроводљив само испод одређене температуре, где његов електрични отпор изненада пада на нулу. Нажалост, сви познати суперпроводници постају суперпроводни само на екстремно ниским температурама. "Високотемпературни" суперпроводник се дефинише као материјал који се понаша као суперпроводник изнад температуре течног азота (73К или -200°Ц). Тачна температура на којој електрични отпор материјала пада на нулу назива се „критична температура“.

Савет: Посебно хладни елементи физике се генерално мере у Келвинима (К). Један Келвин је еквивалентан једном степену Целзијуса, али Келвинова скала почиње на апсолутној нули, или -273,15°Ц.

Највиши откривени суперпроводник од 2020. године је Хг12Тл3Ба30Ца30Цу45О127 који има критичну температуру од 138К или -135°Ц на једној атмосфери притиска.

Температура није једини важан фактор у суперпроводљивости, притисак такође игра улогу у бројним суперпроводницима. Водоник-сулфид (Х2С) има критичну температуру од само 203К (-70°Ц), а декахидрид лантана (ЛАХ10) има критичну температуру од 250К (-23°Ц). Нажалост, ови материјали морају да буду под невероватно високим притисцима да би постали суперпроводљиви, при чему је Х2С потребно 986.923 атмосфере притиска, а ЛаХ10 1.677.770 атмосфера.

Савет: Притисак на овој скали се генерално мери у ГПа или Гига-паскалима са бројевима од 100 ГПа, односно 170 ГПа. Да би ова вредност била разумљивија, претворена је у атмосферу. Једна атмосфера притиска је просечан ваздушни притисак на нивоу мора на Земљи. Поређења ради, притисак на најдубљој тачки Земљиних океана, дубини Челенџер у Маријанском рову, износи 1.071 атмосферу на 10.994 метара испод нивоа мора.

Потенцијална будућа употреба суперпроводника на собној температури

Термин „суперпроводник на собној температури“ се користи за означавање потенцијалних будућих материјала који показују суправодљивост на температурама изнад 273К или 0°Ц. Да би постали посебно корисни у стварном свету, ови материјали би такође морали да буду суперпроводни на или близу једне атмосфере притиска.

Суперпроводник на собној температури би помогао да се смање светски енергетски проблем скоро елиминишући електричну енергију изгубљену током преноса на велике удаљености преко далековода. Они би такође омогућили брже рачунаре и меморијске уређаје за складиштење, заједно са осетљивијим научним сензорима. Постало би много јефтиније покретати супер јаке магнете који се користе у уређајима као што су акцелератори честица, МРИ машине, прототипови нуклеарних фузионих реактора и маглев возови, јер магнетима не би био потребан течни азот да охлади суперпроводник довољно да ради.