Вы когда-нибудь задумывались, как работает ваш холодильник или современные поезда, которые мчатся по рельсам без сопротивления? Все это связано с одним свойством материалов — сверхпроводимостью. Сегодня мы поговорим о том, что это такое и почему ученые активно изучают это явление.
Что такое сверхпроводимость?
Обычно часть тока теряется где-то на пути от источника до получателя, и ученые уже много лет (если не веков) бьются над тем, чтобы максимально снизить количество этой потерянной энергии. Самый разумный и единственный способ – уменьшить сопротивление материала. И вот сверхпроводимость — это состояние, при котором материалы теряют электрическое сопротивление и могут проводить электрический ток без потерь. Представьте себе гладкую поверхность: если вы катите мяч, он будет двигаться бесконечно, не замедляясь.
А как это работает?
Когда мы говорим о сопротивлении, мы имеем ввиду, что молекулы и атомы в проводе колеблются и своим движением сбивают с пути электроны в токе. Но когда температура приближается к критическому значению (то есть, значению абсолютного нуля: -273°С), некоторые материалы становятся сверхпроводниками. Это значит, что электроны, отвечающие за ток, могут двигаться без каких-либо препятствий, потому что молекулы в самом проводнике почти не двигаются. И, кстати, мы уже этим пользуемся. Например, в медицине: в магнитно-резонансной томографии (МРТ) используются сверхпроводящие магниты для получения высококачественных изображений. Также сверхпроводимость позволяет создавать маглевы – поезда, которые "летают" над рельсами, двигаясь без трения.
Учитывая все это, преимущества сверхпроводимости очевидны:
- Экономия энергии — отсутствие потерь при передаче электричества.
- Высокая скорость — например, в транспортных системах и передаче информации.
Но где есть плюсы, есть и минусы. Создание и поддержание сверхпроводящих состояний требует не только низких температур, но и огромных затрат
Тем не менее, исследования в области сверхпроводимости продолжаются, и ученые надеются найти материалы, которые будут работать при более высоких температурах. При университетах появляются отделы, которые как раз занимаются созданием таких материалов – физики из США и Японии сделали такой на днях. О том, что это значит для развития технологий, говорить и не приходится.
Сверхпроводимость — это одна из вещей, способная изменить наш мир. Помните, как все поменялось с изобретением простого паровоза? Что-то такое же сможет сделать и сверхпроводимость. И мы только начинаем осознавать этот потенциал.