مقدمه
اگردمای فلزات مختلف را تا دمای معينی(دمای بحرانی) پايين آ وريم پديده شگرفی در آنها اتفاق می افتد که طی آ ن به ناگهان مقاومتشان را در برابرعبور جريان برق تا حد صفراز دست خواهند داد .وتبديل به ابررسانا خواهند شد.
(البته موادی مانند نقره نيز هستند که مقاومت ويژه شان حتی در دمای صفر درجه کلوين نيز صفر نمی شود).هرچند در اين دما ميتوان بسياری از مواد را ابر رسانا نمود محققا ن برای رسيدن به چنين دمايی مجبورند از هليم مايع ويا هيدرژن استفاده کنند که بسيار گرانند .
امروزه ابر رسانايی را در موادی ايجاد می کنند که دمای بحرانيشان زيادتر از ۷۷ درجه کلوين است که برای رسيدن به چنين دمايی از ازت مايع استفاده می کنند که نقطه جوشش ۷۷ درجه کلوين است.
تاريخجه ابررسانايی:
ابررسانايی برای اولين باردر سال ۱۹۱۱ توسط هايک کامرلينگ اونس( ۱۸۵۳-۱۹۲۶) مطرح گرديد.
وی دمای يک ميله منجمد جيوه ای را تا دمای نقطه جوش هليم مايع( ۴.۲ درجه کلوين )پايين اوردد و مشاهده نمود که مقاومت ان ناگهان به صفر رسيد.
سپس يک حلقه سربی را در دمای ۷ درجه کلوين ابررسانا نمود و قوانين فارادی را بر روی آن آزمايش کردومشاهده نمود وقتی با تغيير شار در حلقه جريان القايی توليد شود
حلقه سربی برعکس رسانا های ديگر رفتارمی نمايديعنی پس از قطع ميدان تا ماداميکه در حالت ابر رسانايی قرار داردجريان الکتريکی را حفظ می کند .
به عبارتی اگريک سيم ابررسانا داشته باشيم پس از بوجودآمدن جريان الکتريکی درآن بدون مولد الکتريکی ( مثل باطری يا برق شهر )نيز می تواند حامل جريان باشد.
اگر در همين حالت ميدان مغناطيس قوی در مجاورت سيم ابررسانا قرار دهيم ويا دمای سيم را با لاتر از دمای بحرانی ببريم جريان در آن بسرعت صفر خواهد شد چون دراين حالتها سيم را از حالت ابررسانايی خارج کرده ايم .
آقای اونس با همين کشف جايزه نوبل فيزيک در سال ۱۹۱۳ را از آن خود نمود.در عکس زيراونس و همسرش نشسته و دوستان دانشمند مانند آ لبرت انيشتين در پشت سر وی قرار دارند.
اثرمايسنر:
سپس در سال ۱۹۳۳ Meissner و Oschsenfeld مطابق شکل نشان دادند که وقتی ماده مورد آزمايش قبل از ابررسانا شدن در ميدان مغناطيسی باشد شار ازﺁ ن عبور ميکند ولی وقتی در حضور ميدان به دمای بحرانی برسد و ابررسانا گردد ديگر هيچگونه شار مغناطيسی از آن عبور نمی کند تبديل به يک ديامغناطيس کامل می شود که شدت ميدان درون آن صفر خواهد بود .
فيزيکدانان مختلف همواره سعی کرده بودند به موادی دست پيدا کنند که اولا دردمای پايين ابرسانا شوند و ثانيا برای فرايند سرمايش بجای هليم پر هزينه از نيتروژن مايع استفاده شود.تا بدان ترتيب بتوانند کابلهای مناسب برای حمل و انتقال برق ويا موتور ا لکتريکی بسازند.
در اين شکل يک مغناطيس استوانه ای روی يک قطعه ابررسانا که توسط نيتروژن خنک شده شناور است زيرا ابررسانا طبق خاصيت يعنی اثر مايسنر می توانند خطوط ميدان مغناطيس را به خارج پرتاب کنند دارد.و همانطورکه مي بينم قرص مغناطيسی را شناور نگه دارندو بدان ترتيب يک موتور چرخان ساخته ميشود.
با لاخره در سال ۱۹۸۶ دو فيزيکدان سوﺋيسی به نامهای George bednorz-Alex Muller از آزمايشگاه زوريخ توانستند ابرسانايی ازجنس سراميک اکسيد مس در دمای بالا ۶۰ درجه کلوين بسازند که برای فرايند سرمايش از نيتروژن مايع استفاده میشد که بسيار کم هزينه بود. بدين ترتيب دو گام مهم برای ساخت کابلهای ابررسانايی برداشته شد و لی سراميک اکسيد مس برای ساخت کابل شکننده بود بنابراين تلاشهای ديگری آغاز شد.که تا به امروز هم ادامه دارد دانشجويان و دانشمندان ايرانی هم در اين عرصه بسيار فعال هستند
طبق گزارش ايرنا سعيد سلطانيان به همراه يک گروه علمی در دانشگاه ولو نگوگ ايالت نيو ساوت ولز استراليا به سرپرستی پروفسور دو ابررسانايی ساختند که بالاترين رکورد را در ميان ابررسانا دارد اين ابررسانا به شکل سيم يا نوار ی از جنس دی بريد منيزيم با پوششی از آهن است.
کاربردهای مختلف ابررساناها:
از ابررسانايی ميتوان در ساخت آهن رباهای ويژه طيف سنجهای رزونانس مغناطيسی هسته و عکسبرداری تشديد مغناطيسی هسته و تشخيص طبی استفاده نمود و همچنين چون با حجم کم جريانهای بسيار بالا را حمل می کنند می توان از آنها در ساخت موتورهای الکتريکی (ژنراتورها- کابلها) استفاده نمود که حجمشان ۴ تا ۶ برابر کوچکتر از موتورهای فضاپيمای امروزی هستند .
ميتوان از آهن رباهای ابررسانا در ساختمان ژيروسکوپ برای هدايت فضا پيما استفاده نمود
می توان از نيم رسانا ها در ساخت قطارهای شناور استفاده نمودمانند قطار سريع السير ژاپنی ها که در سال ۲۰۰۰ ميلادی ساخته شد وبا با سرعت ۵۸۱ km/h حرکت می کرد در اين قطار بجای استفاده از چرخ از ميدان مغناطيسی استفاده شده است.
0 نظر:
ارسال یک نظر