Uusi aineen tila löydetään tai mikä on outojen metallien mysteeri

Tutkijat ovat jo huomanneet suhteellisen kauan sitten, että melko monimutkaisilla kupari - kuparien yhdistelmillä on erilainen käyttäytyminen kuin klassisilla metalleilla. Ja viimeaikaisten tutkimusten tulosten mukaan tutkijat ovat löytäneet niistä täysin uuden aineen.

Näiden materiaalien käyttö osoittaa laajat mahdollisuudet muodostaa korkean lämpötilan suprajohteita, joita nykyaikainen energiatekniikka ja koko teollisuus niin tarvitsevat. Katsotaanpa, mikä on näiden "outojen materiaalien" erikoisuus.

Ensimmäiset korkean lämpötilan johtimien löydöt

Jo vuonna 1911 suprajohtavuus löydettiin Hollannissa. Todettiin, että vain kolmen Kelvinin lämpötilassa elohopean vastus putoaa nollaan (sähköä siirretään ilman häviöitä).

Lisäksi tämä vaikutus havaittiin muissa materiaaleissa, mutta aina lämpötila, jossa suprajohtavuus havaittiin, pysyi erittäin alhaisena.

Muutokset tulivat vasta vuonna 1986. Silloin IBM: n insinöörit loivat ensimmäisen korkean lämpötilan suprajohteen - kupratlantaanin ja bariumin. Tätä varten K. Müller ja G. Bednorts sai Nobelin palkinnon.

Suprajohteita, joiden minimilämpötila on 77 kelviniä (mutta ei matalampaa), kutsutaan korkealämpötilaisiksi. Tämä on lämpötila, jossa nestemäinen typpi kiehuu.

Tällä hetkellä tunnetuin korkean lämpötilan suprajohde on BSCCO (bisco-voileipä), joka koostuu vismuttioksidin, strontiumin, kuparin ja puhtaan kalsiumin kerroksista.

Näiden materiaalien ansiosta sähkötekniikkaan, liikenteeseen ja energiaan kehitettiin erityisiä laitteita ja tuotteita.

Mikä on outojen metallien mysteeri

Huolimatta siitä, että kuparit ovat jo täydessä käytössä, niistä valmistetaan satoja metrejä johtoja suuressa hadronitörmäyslaitteessa. Tutkijat eivät tänä päivänä ymmärrä täysin korkean lämpötilan johtokyvyn fysiikkaa.

BCS-teoria (nimetty sen luojien D. Bardin, L. Cooper ja
D. Schrieffer) kuvaa täydellisesti suprajohtavuutta yli 30 kelvinin. Mutta vain lämpötilan noustessa, kun suprajohtavuuden vaikutus häviää, kuprit alkavat käyttäytyä tavallisten materiaalien tavoin.

Kuparien sähköinen vastus pienenee lineaarisesti eikä suhteessa lämpötilaeron neliöön. Tämä on ristiriidassa Fermin nesteteorian kanssa, jonka Lev Landau muotoili vuonna 1956.

Erittäin alhaisissa lämpötiloissa elektronit osoittavat elektronikaasun käyttäytymistä, ja kohdattua vuorovaikutusta kuvataan kvanttimekaniikan yhtälöillä.

Samaan aikaan Fermi-nesteteoria toimii suurimmalle osalle metalleja, paitsi pahamaineisia kuperaatteja. Siksi fyysikot ovat sijoittaneet ne erityiseen osioon "outoja metalleja".

Tällaisissa "alaputkissa" elektronit liikkuvat erittäin heikosti ja lyhyillä etäisyyksillä. Tässä tapauksessa tapahtuu voimakas energian haihtuminen.

Siksi "outot metallit" sijaitsevat täsmälleen keskellä tavallisten metallien ja eristimien välillä.

Lukuisat tutkimukset ovat paljastaneet suuren määrän "submetalleja", mutta ilman suprajohtavuutta. Tämä sekoitti kupris-tilanteen edelleen.

Kuparien ja magneettikentän suprajohtavuus

USA: n, Saksan ja Kolumbian kansainvälisen tieteellisen ryhmän suorittama koe osoitti, että voimakkaan 60-70 Teslan magneettikentän (tämä on valtava) vaikutus arvo, jolla suprajohteet menettävät johtamisominaisuutensa) muuttaa kuparien resistanssia lineaarisesti, eikä neliöllisen lain mukaan, kuten "normaalin" tapauksessa metallit.

Toisin sanoen kuparit osoittavat metallien ominaisuuksia, mutta hyvin haluttomasti.

Aineen uusi tila

Kuparien kokeellisten tietojen kerääntyminen osoittaa, että tämä ei ole mitään muuta, absoluuttisesti ainutkertaisena aineenmuotona, jonka määrää kvanttisitoutumisen todellisuus makroskooppisessa maailma.

Ja New Yorkin Flatiron-instituutin insinööriryhmä onnistui luomaan digitaalisen mallin "outoista metalleista", mikä vahvisti oletuksen, että tämä ei ole mitään muuta kuin uusi aineen tila. Niin sanottu välimuoto yleisten johtavien metallien ja eristemateriaalien välillä.

Joten on vielä keksittävä nimi uudelle aineelle ja jatkettava tutkimusta.

Piditkö materiaalista? Pidämme, tilaamme ja kommentoimme. Kiitos lukemisesta loppuun asti.