Jak działa nadprzewodniczący?

Aby zrozumieć, jak działa nadprzewodnik, pomocne może być zbadanie, jak najpierw działa regularny dyrygent. Niektóre materiały, takie jak woda i metal, pozwalają dość łatwo przepływać przez nie elektrony, takie jak woda przez wąż ogrodowy. Inne materiały, takie jak drewno i plastik, nie pozwalają na przepływ elektronów, więc są uważane za nie rodowe. Próba biegania przez nich prądem byłaby jak próba przebiegu wody przez cegłę.

Nawet wśród materiałów uważanych za przewodnictwo, mogą występować ogromne różnice w tym, ile energii elektrycznej może przejść. W kategoriach elektrycznych nazywa się to oporem. Prawie wszystkie normalne przewody energii elektrycznej mają pewien opór, ponieważ mają własne atomy, które blokują lub wchłaniają elektrony, gdy przechodzą przez drut, wodę lub inny materiał. Trochę oporu może być przydatne do utrzymania przepływu elektrycznego pod kontrolą, ale może być również nieefektywny i marnotrawny.

nadprzewodniczący przyjmuje identyfikator IDEA oporu i obraca go na głowie. Superprzewodnik składa się na ogół z materiałów syntetycznych lub metali, takich jak ołów lub niobumtitanium, które mają już niską liczbę atomową. Kiedy materiały te są zamrożone do prawie absolutnego zera, jakie atomy mają szlifowanie do bliskiego haltu. Bez całej tej aktywności atomowej energia elektryczna może przepływać przez materiał praktycznie bez oporu. W praktyce, procesor komputerowy lub elektryczny tor pociągowy wyposażony w nadprzewodniczący użyłby bardzo mało energii elektrycznej do wykonywania swoich funkcji.

Najbardziej oczywistym problemem z nadprzewodnikiem jest temperatura. Istnieje kilka praktycznych sposobów na nadpełnienie dużych dostaw materiału nadprzewodowego do wymaganego punktu przejścia. Gdy nadprzewodnik zacznie się rozgrzewać, przywrócona jest oryginalna energia atomowa, a materiał ponownie tworzy opór. Sztuczka do stworzenia praktykiS nadprzewodnik polega na znalezieniu materiału, który staje się nadprzewodzący w temperaturze pokojowej. Jak dotąd naukowcy nie odkryli żadnego metalu ani materiału kompozytowego, który traci całą jego oporność elektryczną w wysokich temperaturach.

Aby zilustrować ten problem, wyobraź sobie standardowy drut miedziany jako rzekę wody. Grupa elektronów znajduje się na łodzi, próbując dotrzeć do miejsca docelowego w górę rzeki. Moc płynącego w dół rzeki powoduje opór, co sprawia, że ​​łódź musi jeszcze ciężej pracować, aby przejść przez całą rzekę. Zanim łódź dotrze do celu, wielu pasażerów elektronów jest zbyt słabych, aby kontynuować. Tak dzieje się ze zwykłym przewodnikiem - naturalny opór powoduje utratę mocy.

Wyobraź sobie teraz, czy rzeka była całkowicie zamrożona, a elektrony były na sankach. Ponieważ w dół rzeki nie będzie płynących wodę, nie byłoby oporu. Sanki po prostu przechodzą przez lód i osadziłby prawie cały elektromonnośćna pasażerach bezpiecznie w górę rzeki. Elektrony się nie zmieniły, ale rzeka została zmieniona według temperatury, aby nie wywierać oporu. Znalezienie sposobu na zamrażanie rzeki w normalnej temperaturze jest ostatecznym celem badań nadprzewodników.