Super condutividade

Supercondutividade a 35 K, e depois 93 K. A notícia foi uma sensação e provocou interesse genuíno alto. Agora, para esfriar a uma temperatura de 93 K é abordado mais barato nitrogênio líquido, em vez de hélio, o que significava tecnologia mais barata. Mas não foi o principal, para que o público animado. Alimentada pela curiosidade, a audiência estava eufórica, se houver uma supercondutividade a 93 K, então por que não deveria existir em temperatura ambiente, porque, finalmente, supercondutor pode ser usado para transmissão de energia ... E os cientistas tiveram que reconsiderar a sua compreensão dos mecanismos de condutividade em baixas temperaturas, mas para fazê-lo não foi fácil. Ainda não há teoria coerente da supercondutividade de alta temperatura, e os modelos existentes não explicam completamente todas as características deste fenômeno.

A fim de compreender o fenômeno da supercondutividade comum, a céu aberto há 100 anos no laboratório Nazal Kamerlingh Onnes em 1911, levou mais de 50 anos. Os cientistas não conseguia entender por que a temperatura é reduzida para um certo valor crítico da resistência do metal cai para zero, embora a teoria de metais prevê que no zero absoluto, a condutividade deve estar ausente. Em 1957, ele vem para ajudar a teoria BCS (Bardeen, Cooper-Schrieffer), essencialmente baseado nas leis da mecânica quântica. Ele é baseado no conceito de superfluidez de pares de Cooper - pares ligados de elétrons com spins opostos e momentos, que a uma determinada temperatura pode se mover livremente através da rede cristalina do metal. Aqui está mais uma explicação visual de razões a formação de pares de Cooper. Quando você move um elétron em uma rede cristalina dá-se parte do pulso localizado perto de íons polozhitelnyi. Os íons se movem ao longo do trajeto do elétron e por um tempo voltou à sua posição original.Assim, por trás do elétron em movimento é observado região de excesso de carga positiva, que é o centro de atração de um outro elétron com momento oposto.Quando um segundo elétron entra no poço de potencial formado entre o par de elétrons é atraído (há um par de Cooper). Essa interação ocorre apenas entre elétrons localizados perto do nível de Fermi, localizado no S-estado. Em baixas temperaturas, o número de pares é muito grande. Há uma série de funções da mecânica quântica de onda se sobrepõem e um conjunto de pares de Cooper já está condensado. Pares de elétrons têm spin inteiro e obedecem Bose estatísticas, e não de gás ideal de Bose (partículas entre as quais existe uma repulsão, como no nosso caso ele existe) em baixas temperaturas tem a propriedade de superfluidez. Desde o par são cobrados, o seu movimento superfluido corresponde ao aparecimento de supercondutividade.

A maioria dos cientistas acredita que o modelo de interação fônon (teoria BCS) no caso da supercondutividade de alta temperatura ainda é aplicável.Em altas temperaturas, a energia excede a energia das vibrações térmicas do par de Cooper. Há um "refinado" o mecanismo da teoria phonon - a teoria da bipolarons.Aqui, como os portadores de carga são considerados polarons (elétrons e fônons "nuvem"). No entanto, a grande massa efetiva de polarons põe em causa a possível existência de supercondutividade em altas temperaturas. Outra área da teoria da supercondutividade de alta temperatura é associada com as propriedades magnéticas da matéria. Por exemplo, o emparelhamento de elétrons devido à rotação ordem violações. No entanto, completa compreensão do mecanismo da supercondutividade de alta temperatura ainda. Agora não há como negar que a criação de uma teoria completa do tempo é necessário. Às vezes acontece que não está claro o que precisa ser explicado. 15 anos atrás, por exemplo, descobriu-se que em cupratos dopado pares de elétrons positivos são formados a temperaturas acima da temperatura crítica. Neste estado, em uma forma material da supercondutividade. Alguns acreditam que este estado do material é uma espécie de precursor para a supercondutividade normal, o que é observado em toda a amostra abaixo da temperatura crítica. Outros - acentuadamente negou isso. Mas quem está certo, o tempo dirá. Em qualquer caso, em uma disputa nascido verdade.