اگردماي فلزات مختلف را تا دماي معيني(دماي بحراني)پايين اوريم پديده شگرفي در انها اتفاق مي افتد كه طي ان به ناگهانمقاومتشان را در برابرعبور جريان برق تا حد صفراز دست خواهند داد .وتبديلبه ابررسانا خواهند شد.

(البته موادي مانند نقره نيز هستند كهمقاومت ويژه شان حتي در دماي صفر درجه كلوين نيز صفر نمي شود).هرچند دراين دما ميتوان بسياري از مواد را ابر رسانا نمود محققا ن براي رسيدن بهچنين دمايي مجبورند از هليم مايع ويا هيدرژن استفاده كنند كه بسيار گرانند.

امروزه ابر رسانايي را در موادي ايجاد مي كنند كه دمايبحرانيشان زيادتر از 77 درجه كلوين است كه براي رسيدن به چنين دمايي ازازت مايع استفاده مي كنند كه نقطه جوشش 77 درجه كلوين است.

تاريخجه ابررسانا يي

ابررساناييبراي اولين باردر سال 1911 توسط هايك كامرلينگ اونس(1926-1853)مطرح گرديد.وي دماي يك ميله منجمد جيوه اي را تا دماي نقطه جوش هليم مايع(4.2 درجهكلوين )پايين اوردد و مشاهده نمود كه مقاومت ان ناگهان به صفر رسيد. سپسيك حلقه سربي را در دماي 7 درجه كلوين ابررسانا نمود و قوانين فارادي رابر روي ان ازمايش كردومشاهده نمود وقتي با تغيير شار در حلفه جريان القاييتوليد شود.

حلقه سربي برعكس رسانا هاي ديگر رفتارمي نمايديعني پساز قطع ميدان تا ماداميكه در حالت ابر رسانايي قرار داردجريان اكتريكي راحفظ مي كند. به عبارتي اگريك سيم ابررسانا داشته باشيم پس از بوجود امدنجريان الكتريكي دران بدون مولد الكتريكي ( مثل باطري يا برق شهر )نيز ميتواند حامل جريان باشد.

اگر در همين حالت ميدان مغناطيس قوي درمجاورت سيم ابررسانا قرار دهيم ويا دماي سيم را با لاتر از دماي بحرانيببريم جريان در ان بسرعت صفر خواهد شد چون دراين حالتها سيم را از حالتابررسانايي خارج كرده ايم .

اقاي اونس با همين كشف جايزه نوبلفيزيك در سال 1913 را از ان خود نمود.در عكس بالا اونس و همسرش نشسته ودوستان دانشمند مانند البرت انيشتين در پشت سر وي قرار دارند.

اثرمايسنر

سپسدر سال 1933 Meissner وOschsenfeld مطابق شكل نشان دادند كه وقتي مادهمورد ازمايش قبل از ابررسانا شدن در ميدان مغناطيسي باشد شار از ان عبورميكند ولي وقتي در جضور ميدان به دماي بحراني برسدو ابررسانا گردد ديگرهيچگونه شار مغناطيسي از ان عبور نمي كند تبديل به يك ديامغناطيس كامل ميشود كه شدت ميدان درون ان صفر خواهد بود.




فيزيكدانانمختلف همواره سعي كرده بودند به موادي دست پيدا كنند كه اولا دردماي پايينابرسانا شوند و ثانيا براي فرايند سرمايش بجاي هليم پر هزينه از نيتروژنمايع استفاده شود.تا بدن ترتيب بتوانند كابلهاي مناسب براي حمل و انتقالبرق ويا موتور الكتريكي بسازند.




دراين شكل يك مغناطيس استوانه اي روي يك قطعه ابررسانا كه توسط نيتروژن خنكشده شناور است زيرا ابررسانا طبق خاصيت يعني اثر مايسنر مي توانند خطوطميدان مغناطيس را به خارج پرتاب كنند دارد.و همانطور كه ميبينم قرصمغناطيسي را شناور نگه دارندو بدن ترتيب يك موتور چرخان ساخته ميشود.

بلاخرهدر سال 1986 دو فيزيكدان سويسي به نامهاي George bednorz-Alex Muller ازآزمايشگاه زوريخ توانستند ابرسانايي ازجنس سراميك اكسيد مس در دماي بالا60 درجه كلوين بسازند كه براي فرايند سرمايش از نيتروژن مايع استفاده ميشدكه بسيار كم هزينه بود. بدين ترتيب دو گام مهم براي ساخت كابلهايابررسانايي برداشته شد و لي سراميك اكسيد مس براي ساخت كابل شكننده بودبنابراين تلاشهاي ديگري آغاز شد.كه تا به امروز هم ادامه دارد دانشجويان ودانشمندان ايراني هم در اين عرصه بسيار فعال هستند.

طبق گزارشايرنا سعيد سلطانيان به همراه يك گروه علمي در دانشگاه ولو نگوگ ايالت نيوساوت ولز استراليا به سرپرستي پروفسور دو ابررسانايي ساختند كه بالاترينركورد را در ميان ابررسانا دارد اين ابررسانا به شكل سيم يا نوار ي از جنسدي بريد منيزيم با پوششي از آهن است كه شكل ميكروسكوپي آن در پايين نشانداده شده است.



كاربردهاي مختلف ابررساناها

ازابررسانايي ميتوان در ساخت آهن رباهاي ويژه طييف سنجهاي رزونانس مغناطيسيهسته و عكسبرداري تشديد مغناطيسي هسته و تشخيص طبي استفاده نمود و همچنينچون با حجم كم جريانهاي بسيار بالا را حمل مي كنند مي توان از آنها درساخت موتورهاي الكتريكي (ژنراتورها- كابلها) استفاده نمود كه حجمشان 4 تا6 برابر كوچكتر از موتورهاي فضاپيماي امروزي هستند.

ميتوان از آهن رباهاي ابررسانا در ساختمان ژيروسكوپ براي هدايت فضا پيما استفاده نمود.

ميتوان از نيم رسانا ها در ساخت قطارهاي شناور استفاده نمودمانند قطار سريعالسير ژاپني ها كه در سال 2000 ميلادي ساخته شد وبا با سرعت 581 km/h حركتمي كرد در اين بجاي قطار بجاي استفاده از چرخ از ميدان مغناطيسي استفادهشده است.

منبع : khayam.persianblog.com