Как Сверхпроводник Работает?
Чтобы понять, как сверхпроводник работает, может быть полезно исследовать, как регулярный проводник работает сначала. Определенные материалы, такие как вода и металл позволяют электронам перекачивать их справедливо легко, как вода через садовый шланг. Другие материалы, такие как древесина и пластмасса не позволяют электронам перекачивать, таким образом, их считают непроводящими. Попытка управлять электричеством через них походила бы на попытку управлять водой через кирпич.
Даже среди материалов считал проводящим, могут быть значительные отличия в том, через какое количество может фактически пройти электричество. В электрических условиях это называют устойчивостью. Почти у всех нормальных проводников электричества есть некоторая устойчивость, потому что у них есть собственные атомы, которые блокируют или абсорбируют электроны, поскольку они проходят через провод, воду или другой материал. Немного устойчивости может быть полезным, чтобы держать электрический поток под контролем, но это может также быть неэффективно и расточительно.
Сверхпроводник берет идею устойчивости и переворачивает это с ног на голову. Сверхпроводник вообще составлен из синтетических материалов или металлов, таких как свинец или niobiumtitanium, у которых уже есть низкий атомный индекс. Когда эти материалы заморожены к почти абсолютному нулю, что атомы, которые они действительно имеют, размалывают к почти остановке. Безо всей этой атомной деятельности электричество может перекачать материал с фактически никакой устойчивостью. В практических условиях компьютерная дорожка производителя или электропоезда, оборудованная сверхпроводником, использовала бы очень немного электричества, чтобы выполнить его функции.
Самая очевидная проблема со сверхпроводником - температура. Есть немного практических способов переохладить большие поставки суперпроводящего материала к необходимому пункту перехода. Как только сверхпроводник начинает нагреваться, оригинальная атомная энергия восстановлена, и материал создает устойчивость снова. Уловка для того, чтобы создать практический сверхпроводник находится в обнаружении материала, который становится суперпроводящим в комнатной температуре. До сих пор, исследователи не обнаружили металлического или композиционного материала, который теряет все его электрическое сопротивление при высоких температурах.
Чтобы иллюстрировать эту проблему, вообразите провод меди нормальной электропроводности как реку воды. Группа электронов находится в судне, пытающемся прибывать к их месту назначения вверх по течению. Власть воды, плавный нисходящий поток создает устойчивость, которая делает судно, должна работать еще тяжелее, чтобы пройти через всю реку. К тому времени, когда судно достигает своего предназначения, многие из электронных пассажиров слишком слабы, чтобы продолжиться. Это - то, что происходит с регулярным проводником - естественная устойчивость вызывает потерю власти.
Теперь вообразите, была ли река полностью заморожена, и электроны были в санях. С тех пор не было бы никакой воды плавный нисходящий поток, не будет никакой устойчивости. Сани просто передали бы по льду и отложению почти всех электронных пассажиров безопасно вверх по течению. Электроны не изменялись, но река была изменена температурой, чтобы не поднять устойчивость. Обнаружение способа заморозить реку в обыкновенной температуре является конечной целью исследования сверхпроводника.