Сверхпроводимость — это явление, при котором некоторые материалы при понижении температуры до критического значения полностью теряют электрическое сопротивление и становятся идеальными проводниками. Существуют несколько теорий, объясняющих это загадочное явление.
Теория БКШ
Основная теория сверхпроводимости, разработанная Джоном Бардином, Леоном Купером и Джоном Шриффером в 1957 году, известна как теория БКШ. Она объясняет сверхпроводимость с точки зрения квантовой механики и взаимодействия электронов. Согласно этой теории, при сверхпроводимости электроны образуют пары, известные как куперовские пары, которые движутся через кристаллическую решетку без сопротивления за счет обмена фононами (квантами колебаний решетки).
Теория высокотемпературной сверхпроводимости
Теория БКШ объясняет сверхпроводимость в классических металлах, но в 1986 году была открыта высокотемпературная сверхпроводимость в керамических материалах. Для этих материалов температура перехода в сверхпроводящее состояние значительно выше. Механизм высокотемпературной сверхпроводимости до конца не изучен, но предполагается, что он может включать экзотические взаимодействия, отличные от фононных.
Гипотеза симметрийного разрыва
В некоторых теориях предлагается, что при сверхпроводимости происходит разрыв определённых симметрий в материале. Это может быть связано с тем, как пары электронов организуются внутри материала, что в свою очередь позволяет им двигаться без сопротивления.
Приложения сверхпроводников
Использование сверхпроводников обещает создать революцию в энергетике и транспорте — от мощных магнитов для томографов до магнитно-левитируемого транспорта. Сверхпроводники также играют ключевую роль в развитии квантовых компьютеров, где необходимо подавать токи без потерь энергии, чтобы поддерживать квантовое состояние.
Современные исследования направлены на поиск новых материалов с более высокими критическими температурами перехода в сверхпроводящее состояние.
Категория: Физика
Теги: квантовая механика, материалы, электрофизика