Обычная проводимость
Каждый раз, когда мы включаем свет или заряжаем телефон, часть энергии теряется. Причина в том, что ток, проходя по проводам, встречает сопротивление. Электроны сталкиваются с атомами кристаллической решётки, металл нагревается, и энергия уходит в тепло. На глобальном уровне это колоссальные потери: миллионы мегаватт ежегодно теряются просто из-за того, что провода несовершенны.
Открытие сверхпроводимости
В 1911 году нидерландский физик Хейке Камерлинг-Оннес решил проверить, как изменяется сопротивление металлов при очень низких температурах. Он охладил ртуть до −269 °C, всего на несколько градусов выше абсолютного нуля, и обнаружил нечто невероятное: сопротивление исчезло полностью. Ток в образце мог течь бесконечно, не теряя энергии. Так было открыто явление сверхпроводимости — одно из самых удивительных в физике ХХ века.
Эффект Мейсснера
Спустя два десятилетия учёные обнаружили ещё одно свойство: сверхпроводники выталкивают магнитное поле. Это называется эффектом Мейсснера. Если положить магнит над таким материалом, он буквально зависает в воздухе. Не иллюзия, а чистая физика. Сегодня этот эффект используют в поездах на магнитной подушке: составы мчатся со скоростью 500 км/ч, паря над рельсами без трения и почти без шума.
Проблема температур
Но у сверхпроводников есть серьёзное ограничение: они работают только при экстремально низких температурах. Для ртути это −269 °C, для некоторых керамических материалов — «всего» −140 °C. Чтобы поддерживать такие условия, нужны дорогие криогенные установки. Именно поэтому пока сверхпроводники остаются редким инструментом в лабораториях и в отдельных технологиях.
Гонка за комнатной температурой
Сегодня по всему миру идёт гонка: найти сверхпроводник, работающий при комнатной температуре. В последние годы появились эксперименты с новыми материалами под огромным давлением, где сверхпроводимость проявлялась уже при 20–25 °C. Проблема в том, что такие условия трудно воспроизвести в реальных устройствах. Но это первый шаг. И если учёным удастся создать стабильный материал для обычных условий, это станет революцией.
Будущее технологий
Представьте: электричество передаётся на тысячи километров без потерь, компьютеры работают быстрее и компактнее, транспорт движется без трения и шума. Сверхпроводники могут изменить энергетику, медицину (например, МРТ), вычислительную технику и даже космические проекты. Это шаг к миру, где энергия используется идеально эффективно.
Хотели бы поезд, который летит без трения?