Hvordan fungerer en superleder?

For å forstå hvordan en superleder fungerer, kan det være nyttig å undersøke hvordan en vanlig leder fungerer først. Visse materialer som vann og metall lar elektroner strømme gjennom dem ganske enkelt, som vann gjennom en hageslange. Andre materialer, for eksempel tre og plast, lar ikke elektroner strømme gjennom, slik at de anses som ikke-ledende. Å prøve å kjøre strøm gjennom dem ville være som å prøve å løpe vann gjennom en murstein.

Selv blant materialene som anses som ledende, kan det være enorme forskjeller i hvor mye strøm som faktisk kan passere gjennom. On elektrisk termer kalles dette motstand. Nesten alle normale ledere av elektrisitet har en viss motstand fordi de har sine egne atomer, som blokkerer eller absorberer elektronene når de passerer gjennom ledningen, vannet eller annet materiale. Litt motstand kan være nyttig for å holde den elektriske strømmen under kontroll, men den kan også være ineffektiv og sløsing.

En superledelse tar IDEA av motstand og snur den på hodet. En superleder er vanligvis sammensatt av syntetiske materialer eller metaller som bly eller niobiumtitanium som allerede har lavt atomtall. Når disse materialene er frosset til nesten absolutt null, hvilke atomer de har slipe til en nesten halte. Uten all denne atomaktiviteten kan strøm strømme gjennom materialet med praktisk talt ingen motstand. Rent praktisk vil en datamaskinprosessor eller elektrisk togspor utstyrt med en superleder bruke veldig lite strøm til å utføre sine funksjoner.

Det mest åpenbare problemet med en superleder er temperaturen. Det er få praktiske måter å Supercool store forsyninger med superledende materiale til det nødvendige overgangspunktet. Når en superleder begynner å varme opp, blir den opprinnelige atomenergien gjenopprettet og materialet skaper motstand igjen. Trikset for å lage en praksisl Superleder ligger i å finne et materiale som blir superledelse ved romtemperatur. Så langt har forskere ikke oppdaget noe metall- eller sammensatt materiale som mister all sin elektriske motstand ved høye temperaturer.

For å illustrere dette problemet, kan du forestille deg en standard kobbertråd som en elv av vann. En gruppe elektroner er i en båt som prøver å ankomme destinasjonen oppstrøms. Kraften i vannet som renner nedstrøms skaper motstand, noe som gjør at båten må jobbe enda hardere for å komme seg gjennom hele elven. Når båten når sin destinasjon, er mange av elektronpassasjerene for svake til å fortsette. Dette er hva som skjer med en vanlig leder - den naturlige motstanden forårsaker tap av makt.

Tenk deg nå om elven var helt frossen, og elektronene var i en slede. Siden det ikke ville være vann som strømmer nedstrøms, ville det ikke være noen motstand. Sleden ville ganske enkelt passere over isen og avsette nesten hele elektrenpå passasjerer trygt oppstrøms. Elektronene endret seg ikke, men elven ble endret av temperatur for å ikke sette opp motstand. Å finne en måte å fryse elven ved en normal temperatur er det endelige målet for superlederforskning.