Nollavastus ei ole ainoa suprajohtavuuden ominaisuus. Yksi suurimmista eroista suprajohteiden ja ihanteellisten johtimien välillä on Meissner-ilmiö, jonka Walter Meissner ja Robert Oksenfeld löysivät vuonna 1933.

Meissner-ilmiö koostuu suprajohteen magneettikentän "työntämisestä ulos" sen miehittämästä avaruuden osasta. Tämä johtuu suprajohteen sisällä olevista vaimentamattomista virroista, jotka luovat sisäisen magneettikentän, joka on vastakkainen käytetyn ulkoisen magneettikentän kanssa ja kompensoi sitä.

Kun suprajohdetta jäähdytetään, joka on ulkoisessa vakiomagneettikentässä suprajohtavaan tilaan siirtymishetkellä, magneettikenttä siirtyy kokonaan tilavuudestaan. Tämä erottaa suprajohteen ihanteellisesta johtimesta, jossa resistanssin putoaessa nollaan tilavuuden magneettikentän induktion tulee pysyä muuttumattomana.

Magneettikentän puuttuminen johtimen tilavuudesta antaa meille mahdollisuuden päätellä magneettikentän yleisistä laeista, että siinä on vain pintavirtaa. Se on fyysisesti todellinen ja siksi sillä on ohut kerros lähellä pintaa. Virran magneettikenttä tuhoaa suprajohteen sisällä olevan ulkoisen magneettikentän. Tässä suhteessa suprajohde käyttäytyy muodollisesti ihanteellisena diamagneettina. Se ei kuitenkaan ole diamagneetti, koska sen sisällä magnetointi on nolla.

Meissner-ilmiön selittivät ensin veljekset Fritz ja Heinz London. He osoittivat, että suprajohteessa magneettikenttä tunkeutuu kiinteään syvyyteen pinnasta - Lontoon magneettikentän tunkeutumissyvyyteen λ . Metalleille l ~ 10 -2 µm.

Puhtaita aineita, joissa suprajohtavuusilmiötä havaitaan, ei ole lukuisia. Suprajohtavuutta esiintyy useammin seoksissa. Puhtailla aineilla tapahtuu täysi Meissner-ilmiö, kun taas metalliseoksilla magneettikenttä ei poistu kokonaan tilavuudesta (osittainen Meissner-ilmiö). Aineita, joilla on täysi Meissner-ilmiö, kutsutaan ensimmäisen tyypin suprajohteet , ja osittainen toisen tyyppiset suprajohteet .

Tilavuuden toisen tyyppisissä suprajohtimissa on pyöreät virrat, jotka luovat magneettikentän, joka ei kuitenkaan täytä koko tilavuutta, vaan jakautuu siihen erillisten säikeiden muodossa. Mitä tulee resistanssiin, se on yhtä suuri kuin nolla, kuten ensimmäisen tyypin suprajohtimissa.

Aineen siirtymiseen suprajohtavaan tilaan liittyy muutos sen lämpöominaisuuksissa. Tämä muutos riippuu kuitenkin tarkasteltavien suprajohteiden tyypistä. Siten tyypin I suprajohtimille magneettikentän puuttuessa siirtymälämpötilassa T S siirtymälämpö (absorptio tai vapautuminen) katoaa ja sen seurauksena lämpökapasiteetissa hyppää, mikä on ominaista ΙΙ-tyyppiselle vaihemuutokselle. Kun siirtyminen suprajohtavasta tilasta normaalitilaan suoritetaan muuttamalla käytettyä magneettikenttää, lämpöä on absorboitava (esimerkiksi jos näyte on lämpöeristetty, sen lämpötila laskee). Ja tämä vastaa Ι-luokan vaihemuutosta. ΙΙ-tyyppisille suprajohtimille siirtyminen suprajohtavuudesta normaalitilaan kaikissa olosuhteissa on ΙΙ-tyyppistä vaihemuutosta.

Magneettikentän karkotusilmiö voidaan havaita kokeessa, jota kutsuttiin "Muhammedin arkuna". Jos magneetti asetetaan litteän suprajohteen pinnalle, voidaan havaita levitaatio - magneetti roikkuu jollain etäisyydellä pinnasta koskematta siihen. Jopa kentissä, joiden induktio on luokkaa 0,001 T, magneetti siirtyy ylöspäin sentin luokkaa. Tämä johtuu siitä, että magneettikenttä työnnetään ulos suprajohteesta, joten suprajohtetta lähestyvä magneetti "näkee" saman napaisuuden ja täsmälleen samankokoisen magneetin - mikä aiheuttaa levitaation.

Tämän kokeen nimi - "Muhammedin arkku" - johtuu siitä, että legendan mukaan arkku profeetta Muhammedin ruumiineen riippui avaruudessa ilman tukea.

Fritz ja Heinz London antoivat ensimmäisen teoreettisen selityksen suprajohtavuudesta vuonna 1935. Yleisemmän teorian rakensi vuonna 1950 L.D. Landau ja V.L. Ginzburg. Se on yleistynyt ja tunnetaan Ginzburg-Landau-teoriana. Nämä teoriat olivat kuitenkin luonteeltaan fenomenologisia eivätkä paljastaneet suprajohtavuuden yksityiskohtaisia ​​mekanismeja. Ensimmäistä kertaa suprajohtavuus mikroskooppisella tasolla selitettiin vuonna 1957 amerikkalaisten fyysikkojen John Bardeenin, Leon Cooperin ja John Schriefferin työssä. Heidän teoriansa, jota kutsutaan BCS-teoriaksi, keskeinen elementti ovat niin sanotut Cooperin elektroniparit.

Vuonna 1933 saksalainen fyysikko Walter Fritz Meissner yhdessä kollegansa Robert Ochsenfeldin kanssa löysi vaikutuksen, joka myöhemmin nimettiin hänen mukaansa. Meissner-ilmiö piilee siinä, että suprajohtavaan tilaan siirtymisen aikana tapahtuu täydellinen magneettikentän siirtymä johtimen tilavuudesta. Tämä voidaan selvästi havaita kokeen avulla, jolle annettiin nimi "Muhammedin arkku" (legendan mukaan muslimiprofeetta Muhammedin arkku roikkui ilmassa ilman fyysistä tukea). Tässä artikkelissa puhumme Meissner-efektistä ja sen tulevista ja nykyisistä käytännön sovelluksista.

Vuonna 1911 Heike Kamerling-Onnes teki tärkeän löydön - suprajohtavuuden. Hän osoitti, että jos jotkin aineet jäähdytetään 20 K:n lämpötilaan, ne eivät vastusta sähkövirtaa. Matala lämpötila "hiljentää" atomien satunnaiset värähtelyt, eikä sähkö kohtaa vastusta.

Tämän löydön jälkeen todellinen rotu alkoi löytää aineita, jotka eivät kestäisi ilman jäähdytystä esimerkiksi tavallisessa huoneenlämpötilassa. Tällainen suprajohde pystyy siirtämään sähköä jättimäisille etäisyyksille. Tosiasia on, että perinteiset voimalinjat menettävät huomattavan määrän sähkövirtaa vain vastuksen takia. Sillä välin fyysikot tekevät kokeitaan jäähdyttävien suprajohteiden avulla. Ja yksi suosituimmista kokemuksista on Meissner-efektin esittely. Verkossa on monia videoita, jotka osoittavat tämän vaikutuksen. Olemme julkaisseet yhden, joka osoittaa tämän parhaiten.

Havainnollistaaksesi kokemusta magneetin levitaatiosta suprajohteen päällä, sinun on otettava korkean lämpötilan suprajohtava keramiikka ja magneetti. Keramiikka jäähdytetään typellä suprajohtavuustasolle. Siihen kytketään virta ja päälle asetetaan magneetti. Kentissä 0,001 T magneetti liikkuu ylöspäin ja leijuu suprajohteen yläpuolella.

Vaikutus selittyy sillä, että kun aine siirtyy suprajohtavuuteen, magneettikenttä työntyy ulos tilavuudestaan.

Miten Meissner-ilmiötä voidaan soveltaa käytännössä? Todennäköisesti jokainen tämän sivuston lukija on nähnyt paljon tieteiselokuvia, joissa autot leijuivat tien päällä. Jos on mahdollista keksiä aine, joka muuttuu suprajohteeksi esimerkiksi vähintään +30 lämpötilassa, tämä ei enää ole tieteisfiktiota.

Mutta entä luotijunat, jotka leijuvat myös rautatien päällä. Kyllä, ne ovat jo olemassa. Mutta toisin kuin Meissner-ilmiössä, on olemassa muita fysiikan lakeja: magneettien yksinapaisten sivujen hylkiminen. Valitettavasti magneettien korkea hinta ei salli tämän tekniikan laajaa leviämistä. Kun keksitään suprajohde, jota ei tarvitse jäähdyttää, lentävistä autoista tulee todellisuutta.

Tällä välin taikurit ovat omaksuneet Meissner-efektin. Löysimme sinulle yhden näistä esityksistä verkosta. Exos-ryhmä näyttää temppunsa. Ei taikuutta, vain fysiikkaa.

1900-luvun alkua fysiikassa voidaan kutsua erittäin alhaisten lämpötilojen aikakaudeksi. Hollantilainen fyysikko Heike Kamerling-Onnes sai vuonna 1908 ensimmäisen kerran nestemäistä heliumia, jonka lämpötila on vain 4,2 astetta absoluuttisen nollan yläpuolella. Ja pian hän onnistui saavuttamaan alle yhden kelvinin lämpötilan! Näistä saavutuksista Kamerling-Onnes sai Nobel-palkinnon vuonna 1913. Mutta hän ei lainkaan jahdannut ennätyksiä, hän oli kiinnostunut siitä, kuinka aineet muuttavat ominaisuuksiaan niin alhaisissa lämpötiloissa - hän tutki erityisesti metallien sähkövastuksen muutosta. Ja sitten 8. huhtikuuta 1911 tapahtui jotain uskomatonta: lämpötilassa, joka on hieman nestemäisen heliumin kiehumispisteen alapuolella, elohopean sähkövastus katosi yhtäkkiä. Ei, siitä ei vain tullut kovin pieni, se osoittautui nollaksi (sikäli kuin se oli mahdollista mitata)! Mikään tuolloin olemassa olleista teorioista ei ennustanut mitään tällaista eikä osannut selittää sitä. Seuraavana vuonna samanlainen ominaisuus löydettiin tinasta ja lyijystä, joista jälkimmäinen johti virtaa ilman vastusta ja lämpötiloissa jopa hieman nestemäisen heliumin kiehumispisteen yläpuolella. Ja 1950- ja 1960-luvuille mennessä löydettiin NbTi- ja Nb3Sn-materiaaleja, joille on tunnusomaista kyky ylläpitää suprajohtavaa tilaa voimakkaissa magneettikentissä ja kun virtaa suuria virtoja. Valitettavasti ne vaativat edelleen jäähdytystä kalliilla nestemäisellä heliumilla.

1. Kun olet asentanut suprajohteen täytteellä varustetun "lentävän auton", jossa on nestemäisellä typellä kyllästetyt melamiinisienet ja kalvovaippa, magneettikiskolle puuviivainparin tiivisteen läpi, kaada siihen nestemäistä typpeä , "jäädyttää" magneettikentän suprajohteeseen.

2. Odotettuasi suprajohteen jäähtymistä alle -180°C:n lämpötilaan, poista viivat varovasti sen alta. "Auto" leijuu vakaasti, vaikka emme sijoittaneet sitä aivan kiskon keskelle.

Seuraava suuri löytö suprajohtavuuden alalla tehtiin vuonna 1986: Johannes Georg Bednorz ja Karl Alexander Müller havaitsivat, että kupari-barium-lantaani-kooksidi on suprajohtava erittäin korkeassa (verrattuna nestemäisen heliumin kiehumispisteeseen) lämpötilassa 35 °C. K. Jo seuraavassa Vuonna 1998 korvaamalla lantaani yttriumilla suprajohtavuus saavutettiin 93 K:n lämpötilassa. Tietysti kotitalousstandardien mukaan nämä ovat vielä melko matalia lämpötiloja, -180 °C, mutta pääasia on, että ne ylittävät kynnyksen 77 K - halvan nestemäisen typen kiehumispisteen. Tavallisten suprajohteiden standardien mukaan valtavan kriittisen lämpötilan lisäksi kriittisen magneettikentän ja virrantiheyden epätavallisen korkeat arvot ovat saavutettavissa YBa2Cu3O7-x:lle (0 ≤ x ≤ 0,65) ja useille muille kupraateille. Tällainen merkittävä parametrien yhdistelmä ei ainoastaan ​​mahdollistanut suprajohteiden paljon laajempaa käyttöä tekniikassa, vaan mahdollisti myös monia mielenkiintoisia ja näyttäviä kokeita, joita voidaan tehdä jopa kotona.

Emme pystyneet havaitsemaan jännitehäviötä, kun yli 5 A:n virta johdettiin suprajohteen läpi, mikä tarkoittaa nollaa sähkövastusta. No, ainakin alle 20 μOhmin resistanssista - minimi, jonka laitteemme voi korjata.

Kumpi valita

Ensin sinun on hankittava sopiva suprajohde. Korkean lämpötilan suprajohtavuuden löytäjät paistoivat oksidiseoksen erityisessä uunissa, mutta yksinkertaisiin kokeisiin suosittelemme valmiiden suprajohteiden ostamista. Niitä on saatavana monikiteisenä keramiikkana, teksturoituna keramiikkana, ensimmäisen ja toisen sukupolven suprajohtavina nauhoina. Monikiteinen keramiikka on halpa, mutta niiden parametrit ovat kaukana ennätyksistä: jo pienet magneettikentät ja virrat voivat tuhota suprajohtavuuden. Ensimmäisen sukupolven nauhat eivät myöskään hämmästytä parametreillaan. Teksturoitu keramiikka on täysin eri asia, sillä on parhaat ominaisuudet. Mutta virkistyskokemuksille se on epämukavaa, hauras, hajoaa ajan myötä, ja mikä tärkeintä, sitä on melko vaikea löytää vapailta markkinoilta. Mutta toisen sukupolven nauhat osoittautuivat ihanteellisiksi vaihtoehdoiksi maksimimäärälle visuaalisia kokeita. Vain neljä yritystä maailmassa pystyy valmistamaan tätä korkean teknologian tuotetta, mukaan lukien venäläinen SuperOx. Ja mikä on erittäin tärkeää, he ovat valmiita myymään GdBa2Cu3O7-x:n pohjalta valmistettuja nauhojaan metristä alkaen, mikä riittää osoittavien tieteellisten kokeiden suorittamiseen.

Toisen sukupolven suprajohtavalla nauhalla on monimutkainen monikerroksinen rakenne eri tarkoituksiin. Joidenkin kerrosten paksuus mitataan nanometreinä, joten tämä on todellista nanoteknologiaa.

Sama kuin nolla

Ensimmäinen kokemuksemme on suprajohteen resistanssin mittaus. Onko se todella nolla? Sitä on turha mitata tavallisella ohmimittarilla: se näyttää nollaa myös kuparijohtimeen kytkettynä. Tällaiset pienet resistanssit mitataan eri tavalla: suuri virta johdetaan johtimen läpi ja mitataan jännitehäviöt sen yli. Virtalähteeksi otimme tavallisen alkalipariston, joka oikosuljettuna antaa noin 5 A. Huoneenlämmössä sekä metri suprajohtavaa nauhaa että metri kuparilankaa osoittavat useiden ohmin sadasosien resistanssia. Jäähdytämme johtimet nestetypellä ja havaitsemme heti mielenkiintoisen vaikutuksen: jo ennen kuin aloitimme virran, volttimittari näytti jo noin 1 mV. Ilmeisesti tämä on termo-EMF, koska piirissämme on monia erilaisia ​​metalleja (kupari, juote, teräs "krokotiileja") ja satojen asteiden lämpötilapudotuksia (vähennä tämä jännite lisämittauksissa).

Ohut levymagneetti sopii loistavasti leijuvan alustan luomiseen suprajohteen päälle. Lumihiutale-suprajohteen tapauksessa se on helposti "painattavissa" vaakasuoraan asentoon, ja neliömäisessä suprajohteessa se tulisi "jäätyä".

Ja nyt johdetaan virta jäähdytetyn kuparin läpi: sama lanka osoittaa vastusta jo vain ohmin tuhannesosissa. Mutta entä suprajohtava nauha? Kytkemme akun, ampeerimittarin neula ryntää välittömästi asteikon vastakkaiselle reunalle, mutta volttimittari ei muuta lukemiaan edes millivoltin kymmenesosalla. Nauhan vastus nestemäisessä typessä on täsmälleen nolla.

Suprajohtavan kokoonpanon kyvettinä lumihiutaleen muodossa viiden litran vesipullon korkki oli erinomainen. Kannen alla kannattaa käyttää lämpöä eristävänä telineenä pala melamiinisientä. Typpeä ei tarvitse lisätä useammin kuin kerran kymmenessä minuutissa.

Lentokoneet

Siirrytään nyt suprajohteen ja magneettikentän vuorovaikutukseen. Pienet kentät työnnetään yleensä ulos suprajohteesta, kun taas voimakkaammat eivät läpäise sitä jatkuvana virtana, vaan erillisinä "suihkuina". Lisäksi jos siirrämme magneettia suprajohteen lähelle, jälkimmäisessä indusoituu virtoja, joiden kentällä on taipumus tuoda magneetin takaisin. Kaikki tämä mahdollistaa suprajohtavuuden tai, kuten sitä myös kutsutaan, kvanttilevitaation: magneetti tai suprajohde voi roikkua ilmassa magneettikentän pitämänä vakaasti. Tämän varmistamiseksi riittää pieni harvinaisten maametallien magneetti ja pala suprajohtavaa nauhaa. Jos sinulla on vähintään metri teippiä ja isommat neodyymimagneetit (käytimme 40 x 5 mm levyä ja 25 x 25 mm sylinteriä), niin voit tehdä tästä levitaatiosta varsin näyttävän nostamalla lisäpainoa ilmaan.

Ensinnäkin sinun on leikattava teippi paloiksi ja kiinnitettävä ne riittävän ala- ja paksuuspussiin. Voit myös kiinnittää ne superliimalla, mutta tämä ei ole kovin luotettavaa, joten on parempi juottaa ne tavallisella pienitehoisella juotosraudalla, jossa on tavallinen tina-lyijyjuote. Kokeilujemme tulosten perusteella voidaan suositella kahta pakettivaihtoehtoa. Ensimmäinen on neliö, jossa on kolme nauhaleveyttä (36 x 36 mm) kahdeksan kerrosta, jossa jokaisessa seuraavassa kerroksessa nauhat asetetaan kohtisuoraan edellisen kerroksen nauhoihin nähden. Toinen on kahdeksansäteinen "lumihiutale", jossa on 24 40 mm pituista teippipalaa, jotka on pinottu päällekkäin siten, että jokainen seuraava pala on käännetty 45 astetta edelliseen nähden ja ristiin sen keskellä. Ensimmäinen vaihtoehto on hieman helpompi valmistaa, paljon kompaktimpi ja vahvempi, mutta toinen tarjoaa paremman magneetin stabiloinnin ja taloudellisen typenkulutuksen, koska se imeytyy levyjen välisiin suuriin rakoihin.

Suprajohde voi roikkua paitsi magneetin yläpuolella myös sen alapuolella ja todellakin missä tahansa asennossa magneetin suhteen. Lisäksi magneetin ei tarvitse roikkua täsmälleen suprajohteen yläpuolella.

Muuten, stabilointi on mainittava erikseen. Jos jäädytät suprajohteen ja tuot sitten siihen vain magneetin, magneetti ei roiku - se putoaa pois suprajohteesta. Magneetin stabiloimiseksi meidän on pakotettava kenttä suprajohteeseen. Tämä voidaan tehdä kahdella tavalla: "jäädyttämällä" ja "puristamalla". Ensimmäisessä tapauksessa asetamme magneetin lämpimän suprajohteen päälle erityiselle alustalle, kaada sitten nestemäistä typpeä ja poista tuki. Tämä menetelmä toimii hyvin "neliön" kanssa, se toimii myös yksikidekeramiikassa, jos löydät sen. "Lumihiutale" -menetelmä toimii myös, vaikkakin hieman huonommin. Toinen menetelmä olettaa, että pakotat magneettia lähemmäksi jo jäähtynyttä suprajohtetta, kunnes se kaappaa kentän. Keramiikkakiteellä tämä menetelmä ei läheskään toimi: tarvitaan liikaa vaivaa. Mutta meidän "lumihiutaleemme" kanssa se toimii loistavasti, jolloin voit ripustaa magneetin vakaasti eri asentoihin (myös "neliön" kanssa, mutta magneetin asentoa ei voi tehdä mielivaltaiseksi).

Kvanttilevitaation näkemiseen riittää pienikin pala suprajohtavaa nauhaa. Totta, vain pieni magneetti voidaan pitää ilmassa ja matalalla.

Free float

Ja nyt magneetti roikkuu jo puolitoista senttimetriä suprajohteen yläpuolella, muistuttaen Clarken kolmatta lakia: "Kaikkia riittävän kehittyneitä tekniikoita ei voi erottaa taikuudesta." Mikset tekisi kuvasta vielä taianomaisemman asettamalla kynttilän magneetin päälle? Täydellinen vaihtoehto romanttiselle kvanttimekaaniselle illalliselle! Totta, pari asiaa on otettava huomioon. Ensinnäkin kynttilät metalliholkissa pyrkivät liukumaan magneettilevyn reunaan. Päästäksesi eroon tästä ongelmasta, voit käyttää pitkän ruuvin muodossa olevaa kynttilänjalkaa. Toinen ongelma on typen kiehuminen. Jos yrität lisätä sitä juuri niin, termospullosta tuleva höyry sammuttaa kynttilän, joten on parempi käyttää leveää suppiloa.

Kahdeksankerroksinen suprajohtavien nauhojen paketti voi helposti pitää erittäin massiivisen magneetin vähintään 1 cm:n korkeudella. Pakkauksen paksuuden lisääminen lisää säilytettyä massaa ja lentokorkeutta. Mutta muutaman senttimetrin yläpuolella magneetti ei missään tapauksessa nouse.

Muuten, mihin tarkalleen typpeä lisätään? Mihin astiaan suprajohde pitäisi sijoittaa? Kaksi vaihtoehtoa osoittautuivat helpoimmaksi: useisiin kerroksiin taitettu foliosta valmistettu kyvetti ja "lumihiutaleen" tapauksessa korkki viiden litran vesipullosta. Molemmissa tapauksissa säiliö asetetaan melamiinisienen päälle. Tämä sieni myydään supermarketeissa ja on suunniteltu puhdistukseen, se on hyvä lämmöneriste, joka kestää täydellisesti kryogeenisiä lämpötiloja.

Yleensä nestemäinen typpi on melko turvallista, mutta sinun on silti oltava varovainen sen käytössä. On myös erittäin tärkeää, että säiliöitä ei suljeta hermeettisesti sillä muuten haihtuminen lisää painetta niissä ja ne voivat räjähtää! Nestemäistä typpeä voidaan varastoida ja kuljettaa tavallisissa terästermoseissa. Kokemuksemme mukaan se kestää vähintään kaksi päivää kahden litran termospullossa ja vielä pidempään kolmen litran termospullossa. Yhden päivän kotikokeisiin kuluu niiden intensiteetistä riippuen yhdestä kolmeen litraa nestemäistä typpeä. Se on halpa - noin 30-50 ruplaa litralta.

Lopulta päätimme koota magneettikiskon ja laukaista sen päälle "lentävän auton" suprajohdetäytteellä, jossa on nestemäiseen typen kostutettua melaniinisientä ja foliokuori. Suorassa kiskossa ei ollut ongelmaa: ottamalla 20 x 10 x 5 mm magneetteja ja asettamalla ne rautalevylle kuin tiilet seinään (vaakasuora seinä, koska tarvitsemme magneettikentän vaakasuunnan), on helppoa minkä tahansa pituisen kiskon kokoamiseen. Magneettien päät on voideltava vain liimalla, jotta ne eivät liiku toisistaan, vaan pysyvät tiukasti puristettuina ilman rakoja. Suprajohde liukuu tällaista kiskoa pitkin ilman kitkaa. Vielä mielenkiintoisempaa on koota kisko renkaan muodossa. Valitettavasti täällä ei pärjää ilman magneettien välisiä rakoja, ja jokaisessa raossa suprajohde hidastaa hieman... Siitä huolimatta hyvä työntö riittää pariksi kierrokseksi. Halutessasi voit yrittää hioa magneetteja ja tehdä erityisen oppaan niiden asennukseen - silloin myös rengasmainen kisko ilman liitoksia on mahdollista.

Toimittajat ilmaisevat kiitoksensa SuperOx-yritykselle ja henkilökohtaisesti sen johtajalle Andrei Petrovich Vaviloville toimitetuista suprajohteista sekä neodim.org-verkkokaupalle toimitetuista magneeteista.

Magneetti suprajohtavassa kupissa, joka on kasteltu nestemäisellä typellä, kelluu kuin Mahometin arkku...

Legendaarinen "Muhammedin arkku" sopi "tieteelliseen" maailmankuvaan vuonna 1933 "Meissner-efektinä": sijaitsee suprajohteen yläpuolella, magneetti nousee ja alkaa leijua. tieteellinen tosiasia. Ja "tieteellinen kuva" (eli myytti niistä, jotka selittävät tieteellisiä tosiasioita) on seuraava: "Vakio, ei liian voimakas magneettikenttä työnnetään ulos suprajohtavasta näytteestä" - ja kaikki tuli heti selväksi ja ymmärrettäväksi. Mutta niitä, jotka rakentavat oman kuvansa maailmasta, ei ole kiellettyä ajattelemasta, että he ovat tekemisissä levitaation kanssa. Kuka tykkää mistäkin. Muuten, ne, joita "tieteellinen maailmankuva" ei sokea, ovat tieteessä tuottavampia. Tästä puhumme nyt.

Ja tapaus on Jumala, keksijä...

Yleensä "Meissner-Mohammed-ilmiön" havaitseminen ei ollut helppoa: tarvittiin nestemäistä heliumia. Mutta syyskuussa 1986, kun G. Bednorz ja A. Muller raportoivat, että korkean lämpötilan suprajohtavuus on mahdollista Ba-La-Cu-O:aan perustuvissa keraamisissa näytteissä. Tämä oli täysin ristiriidassa "tieteellisen maailmankuvan" kanssa ja kaverit olisi nopeasti hylätty tämän kanssa, mutta "Mohammedin arkku" auttoi: suprajohtavuusilmiö voitiin nyt vapaasti demonstroida kenelle tahansa ja missä tahansa, ja niin kaikki muut selitykset "tieteellisestä maailmankuvasta" olivat vieläkin ristiriitaisempia, sitten suprajohtavuus korkeissa lämpötiloissa tunnistettiin nopeasti, ja nämä kaverit saivat Nobel-palkintonsa heti seuraavana vuonna! - Vertaa suprajohtavuuden teorian perustajaan - Pjotr ​​Kapitsaan, joka löysi suprajohtavuuden viisikymmentä vuotta sitten ja sai Nobel-palkinnon vain kahdeksan vuotta aikaisemmin kuin nämä kaverit ...

Ennen kuin jatkat, katso Mohammed-Meissnerin levitaatio seuraavasta videosta.

Ennen kokeen alkua erikoiskeraamista valmistettu suprajohde ( YBa 2 Cu 3 O 7-x) jäähdytetään kaatamalla sen päälle nestemäistä typpeä, jotta se saa "maagiset" ominaisuutensa.

Vuonna 1992 Tampereen yliopistossa (Suomi) venäläinen tiedemies Jevgeni Podkletnov tutki erilaisten sähkömagneettisten kenttien suprajohtavan keramiikan seulonnan ominaisuuksia. Kokeiden aikana kuitenkin vahingossa löydettiin vaikutus, joka ei sovi klassisen fysiikan puitteisiin. Podkletnov kutsui sitä "painovoimaseulonnaksi" ja julkaisi yhdessä kirjoittajan kanssa alustavan raportin.

Podkletnov pyöritti "jäätynyttä" suprajohtavaa levyä sähkömagneettisessa kentässä. Ja sitten eräänä päivänä joku laboratoriossa sytytti piipun ja pyörivän kiekon yläpuolelle pudonnut savu ryntäsi yhtäkkiä ylös! Nuo. savua, levyn yli laihtui! Mittaukset muista materiaaleista valmistetuilla esineillä vahvistivat oletuksen, ei kohtisuorassa, vaan yleensä päinvastaisessa "tieteelliselle maailmankuvalle": kävi ilmi, että oli mahdollista suojautua universaalin gravitaatiovoiman "kaikkiläpäisevältä"!
Mutta toisin kuin Meissner-Mohammedin visuaalinen vaikutus täällä, näkyvyys oli paljon alhaisempi: painonpudotus oli enintään noin 2%.

Kokeiluraportin viimeisteli Jevgeni Podkletnov tammikuussa 1995 ja lähetti sen D. Modaneselle, joka pyysi häntä antamaan toukokuussa ilmestyneessä teoksessaan "Teoreettinen analyysi ..." Los Alamosin preprint-kirjaston lainaamiseen tarvittavan nimen. (hep-th / 9505094) ja kokeiden johtava teoreettinen perusta. Näin ilmestyi MSU-tunniste - chem 95 (tai Moskovan valtionyliopiston transkriptiossa - kemia 95).

Useat tieteelliset lehdet hylkäsivät Podkletnovin artikkelin, kunnes se lopulta hyväksyttiin julkaistavaksi (lokakuussa 1995) arvostetussa Englannissa julkaistussa Journal of Applied Physics -julkaisussa (The Journal of Physics-D: Applied Physics, Englannin Institute Physicsin julkaisu ). Näytti siltä, ​​että löytö oli turvaamassa ellei tunnustusta, niin ainakin tiedemaailman kiinnostusta. Se ei kuitenkaan mennyt niin.

Ensimmäinen artikkeli julkaistiin tieteestä kaukana olevissa julkaisuissa, jotka eivät noudata "tieteellisen maailmankuvan" puhtautta - tänään kirjoitetaan vihreistä miehistä ja lentävistä lautasista ja huomenna antigravitaatiosta - se olisi kiinnostavaa lukijalle, sopiiko se vai ei "tieteelliseen" maailmankuvaan.
Tampereen yliopiston edustaja totesi, että painovoima-asioita ei käsitelty tämän laitoksen seinien sisällä. Artikkelin teknistä tukea antaneet kirjoittajat Levit ja Vuorinen skandaalin pelossa kielsivät löytäjien laakerit, ja Jevgeni Podkletnov joutui poistamaan valmistetun tekstin lehdestä.

Tiedemiesten uteliaisuus voitti kuitenkin. Vuonna 1997 NASA-tiimi Huntsvillessä, Alabamassa, toisti Podkletnyn kokeen käyttämällä laitteistoaan. Staattinen testi (ilman HTSC-levyn pyörimistä) ei vahvistanut painovoimaseulonnan vaikutusta.

Se ei kuitenkaan voisi olla toisin: Aiemmin mainittu italialainen teoreettinen fyysikko Giovanni Modanese totesi IAF:n (International Federation of Astronautics) 48. kongressissa Torinossa lokakuussa 1997 esittämässään raportissa teorian tukemana tarpeen käyttää kaksikerroksista keraamista HTSC:tä. levy saadaksesi vaikutuksen kerrosten eri kriittisillä lämpötiloilla (Podkletnov kuitenkin kirjoitti myös tästä). Tätä työtä kehitettiin edelleen artikkelissa "HTC supraconductors: Gravitational Anomalies by HTC Superconductors: a 1999 Theoretical Status Report.". Muuten, siellä esitetään myös mielenkiintoinen johtopäätös lentokoneiden rakentamisen mahdottomuudesta "painovoimasuojauksen" vaikutuksella, vaikka teoreettinen mahdollisuus rakentaa painovoimahissejä - "hissit"

Kiinalaiset tutkijat löysivät pian painovoiman vaihtelut. mittaamalla painovoiman muutosta täydellisen auringonpimennyksen aikana, hyvin vähän, mutta epäsuorasti, vahvistaa "painovoiman seulonnan" mahdollisuutta. Näin "tieteellinen" kuva maailmasta alkoi muuttua; luoda uusi myytti.

Tätä silmällä pitäen seuraavat kysymykset kannattaa esittää:
- ja missä olivat pahamaineiset "tieteelliset ennusteet" - miksi tiede ei ennustanut painovoiman vastaista vaikutusta?
- Miksi Chance päättää kaikesta? Lisäksi tiedemiehet, jotka ovat aseistettuina tieteellisellä kuvalla maailmasta, eivät voineet toistaa kokemusta edes pureskelun ja suuhun pannun jälkeen? Millainen tapaus tämä on, joka tulee yhteen päähän, mutta jota ei yksinkertaisesti voida takoa toiseen?

Venäläiset taistelijat pseudotiedettä vastaan ​​erottuivat vielä äkillisemmin, jota maassamme johti hänen päiviensä loppuun asti militantti materialisti Jevgeni Ginzburg. Professori fysikaalisten ongelmien instituutista. P.L. Kapitsa RAS Maxim Kagan sanoi:
Podkletnovin kokeet näyttävät melko oudolta. Kahdessa äskettäisessä kansainvälisessä suprajohtavuuskonferenssissa Bostonissa (USA) ja Dresdenissä (Saksa), joihin osallistuin, hänen kokeistaan ​​ei keskusteltu. Asiantuntijat eivät tunne sitä laajasti. Einsteinin yhtälöt mahdollistavat periaatteessa sähkömagneettisten ja gravitaatiokenttien vuorovaikutuksen. Mutta jotta tällainen vuorovaikutus tulisi havaittavaksi, tarvitaan valtavaa sähkömagneettista energiaa, joka on verrattavissa Einsteinin lepoenergiaan. Tarvitsemme sähkövirtoja, jotka ovat monta suuruusluokkaa suurempia kuin ne, jotka ovat saavutettavissa nykyaikaisissa laboratorio-olosuhteissa. Siksi meillä ei ole todellisia kokeellisia mahdollisuuksia muuttaa gravitaatiovuorovaikutusta.
- Entä NASA?
-NASAlla on paljon rahaa tutkimukseen ja kehitykseen. He testaavat monia ideoita. He jopa tarkistavat ajatuksia, jotka ovat erittäin kyseenalaisia, mutta houkuttelevia laajalle yleisölle ... Tutkimme suprajohteiden todellisia ominaisuuksia ....»

- Joten tässä se on: olemme realisteja-materialisteja, ja siellä puolilukutaitoiset amerikkalaiset voivat heitellä rahaa oikealle ja vasemmalle miellyttääkseen okkultismin ja muun pseudotieteen rakastajia, tämä on heidän asiansa.

Halukkaat voivat tutustua työhön tarkemmin.

Podkletnov-Modanese antigravitaatioase

Kaavio "Anti-gravitaatiopistoolista"

Hän tallasi realistisia maanmiehiä Podkletnovia täysin. Yhdessä teoreetikko Modanesen kanssa hän loi kuvaannollisesti puhuen antigravitaatioaseen.

Julkaisun esipuheessa Podkletnov kirjoitti seuraavaa: ”En julkaise painovoimaa koskevia teoksia venäjäksi, etten nolottaisi kollegoitani ja hallintoa. Maassamme on tarpeeksi muita ongelmia, eikä tiede ole kiinnostunut ketään. Voit vapaasti käyttää julkaisujeni tekstejä pätevänä käännöksenä ...
Älä yhdistä näitä teoksia lentäviin lautasiin ja avaruusolioihin, ei siksi, että niitä ei olisi olemassa, vaan siksi, että se herättää hymyn eikä kukaan halua rahoittaa naurettavia projekteja. Painovoimatyöni on erittäin vakavaa fysiikkaa ja huolella tehtyjä kokeita.. Toimimme mahdollisuudella muokata paikallista gravitaatiokenttää tyhjiöenergian vaihteluteorian ja kvanttipainovoiman teorian pohjalta.».

Ja niin Podkletnovin työ, toisin kuin venäläiset tietävät, ei vaikuttanut hauskalta esimerkiksi Boeing-yhtiölle, joka käynnisti laajan tutkimuksen tästä "hauskasta" aiheesta.

Ja Podkletnov ja Modanese loi laitteen, jonka avulla voit hallita painovoimaa, tarkemmin - antigravitaatio . (Los Alamos Laboratoryn verkkosivuilla oleva raportti on saatavilla). " Ohjattu gravitaatioimpulssi" antaa sinun tarjota lyhytaikaisen iskuvaikutuksen kaikkiin objekteihin kymmenien ja satojen kilometrien etäisyydellä, mikä mahdollistaa uusien järjestelmien luomisen avaruudessa liikkumiseen, viestintäjärjestelmiin jne.» . Artikkelin tekstissä tämä ei ole ilmeistä, mutta sinun tulee kiinnittää huomiota siihen, että tämä impulssi pikemminkin hylkii kuin houkuttelee esineitä. Ilmeisesti ottaen huomioon, että termi "painovoimasuojaus" ei ole asianmukainen tässä tapauksessa, vain se tosiasia, että sana "antigravitaatio" on "tabu" tieteelle, pakottaa kirjoittajat välttämään sen käyttöä tekstissä.

6-150 metrin etäisyydellä asennuksesta, toisessa rakennuksessa, mittaus

Tyhjiöpullo heilurilla

laitteet, jotka ovat tavallisia heilureita tyhjiöpulloissa.

Heiluripallojen valmistukseen käytettiin erilaisia ​​materiaaleja: metalli, lasi, keramiikka, puu, kumi, muovi. Asennus erotettiin 6 m etäisyydellä sijaitsevista mittalaitteista 30 cm:n tiiliseinällä ja teräslevyllä 1x1,2x0,025 m. 150 m:n etäisyydellä sijaitsevat mittausjärjestelmät suojattiin lisäksi tiiliseinällä 0,8 m. ei käytetty enempää kuin viittä samalla linjalla olevaa heiluria. Kaikki heidän todistuksensa sopivat yhteen.
Kondensaattorimikrofonia käytettiin karakterisoimaan gravitaatiopulssi - erityisesti sen taajuusspektri. Mikrofoni oli kytketty tietokoneeseen ja se oli muovisessa pallomaisessa laatikossa, joka oli täytetty huokoisella kumilla. Se asetettiin tähtäyslinjaa pitkin lasisylintereiden jälkeen ja sillä oli mahdollisuus eri suuntiin purkausakselin suuntaan.
Impulssi laukaisi heilurin, joka havaittiin visuaalisesti. Heilurin värähtelyjen alkamisen viive oli hyvin pieni eikä sitä mitattu, minkä jälkeen luonnolliset värähtelyt hiipuivat vähitellen. Teknisesti oli mahdollista verrata purkauksesta tulevaa signaalia ja mikrofonista saatua vastausta, jolla on tyypillinen ideaalisen pulssin käyttäytyminen:
On huomattava, että signaalia ei havaittu tähtäysalueen ulkopuolella ja näyttää siltä, ​​että "voimasäteellä" oli hyvin määritellyt rajat.

Pulssin voimakkuuden (heilurin taipumiskulman) riippuvuus havaittiin paitsi purkausjännitteestä, myös emitterin tyypistä.

Heilurien lämpötila ei muuttunut kokeiden aikana. Heiluriin vaikuttava voima ei riipunut materiaalista ja oli verrannollinen vain näytteen massaan (kokeissa 10 - 50 grammaa). Eri massaiset heilurit osoittivat tasaisen taipuman vakiojännitteellä. Tämä on todistettu useilla mittauksilla. Gravitaatioimpulssin voimakkuudessa havaittiin myös poikkeamia emitterin projektioalueelta. Nämä poikkeamat (jopa 12–15 %) ovat kirjoittajien mukaan syynä emitterin mahdollisiin epähomogeenisuuksiin.

Impulssimittaukset alueella 3-6 m, 150 m (ja 1200 m) koeasetelmasta antoivat kokeellisten virheiden sisällä identtiset tulokset. Koska nämä mittauspisteet, ilman lisäksi, erotettiin myös paksulla tiiliseinällä, voidaan olettaa, että väliaine ei absorboinut painovoimaimpulssia (tai häviöt olivat merkityksettömiä). Kunkin heilurin "absorboima" mekaaninen energia riippui purkausjännitteestä. Epäsuora todiste siitä, että havaittu vaikutus on luonteeltaan gravitaatio, on todistettu tosiasia sähkömagneettisen suojauksen tehottomuudesta. Gravitaatiovaikutuksella minkä tahansa impulsiivista toimintaa kokevan kehon kiihtyvyyden tulisi periaatteessa olla riippumaton kehon massasta.

P.S.

Olen skeptikko, enkä usko tämän olevan edes mahdollista. Tosiasia on, että tälle ilmiölle on täysin naurettavia selityksiä, myös fysiikan lehdissä, kuten se, että heillä on niin kehittyneet selkälihakset. Miksei pakarat?!

Ja näin: Boeing-yhtiö käynnisti laajan tutkimuksen tästä "naurettavasta" aiheesta... Ja onko nyt hassua ajatella, että jollain on gravitaatioase, joka pystyy esimerkiksi aiheuttamaan maanjäristyksen .

Mutta entä tiede? On aika ymmärtää: tiede ei keksi tai löydä mitään. Ihmiset löytävät ja keksivät, löytävät uusia ilmiöitä, löytävät uusia malleja, ja tästä on jo tulossa tiede, jonka avulla muut ihmiset voivat tehdä ennusteita, mutta vain niiden mallien ja ehtojen puitteissa, joissa avoimet mallit ovat oikeita, mutta ylittävät. näitä malleja tiede itse ei voi.

Mikä on esimerkiksi parempi kuin "tieteellinen kuva maailmasta", se, joka oli alussa, kuin se, jota he alkoivat käyttää myöhemmin? Kyllä, vain mukavuus, mutta mitä tekemistä molemmilla on todellisuuden kanssa? Sama! Ja jos Carnot perusteli lämpökoneen hyötysuhteen rajat kalorin käsitteellä, niin tämä "maailmankuva" ei siis ole huonompi kuin se, että nämä olivat palloja-molekyylejä, jotka koputtavat sylinterin seiniä vasten. Miksi yksi malli on parempi kuin toinen? Ei mitään! Jokainen malli on jossain mielessä oikea, tietyissä rajoissa.

Tiedekysymys on esityslistalla: selittää, kuinka persellään istuvat joogit hyppäävät puoli metriä ylöspäin?!

GD tähtiluokitus
WordPress-luokitusjärjestelmä

Mahometin arkku, 5,0 / 5 2 arvion perusteella

Kun suprajohdetta jäähdytetään, joka on ulkoisessa vakiomagneettikentässä suprajohtavaan tilaan siirtymishetkellä, magneettikenttä siirtyy kokonaan tilavuudestaan. Tämä erottaa suprajohteen ihanteellisesta johtimesta, jossa resistanssin putoaessa nollaan tilavuuden magneettikentän induktion tulee pysyä muuttumattomana.

Magneettikentän puuttuminen johtimen tilavuudesta antaa meille mahdollisuuden päätellä magneettikentän yleisistä laeista, että siinä on vain pintavirtaa. Se on fyysisesti todellinen ja siksi sillä on ohut kerros lähellä pintaa. Virran magneettikenttä tuhoaa suprajohteen sisällä olevan ulkoisen magneettikentän. Tässä suhteessa suprajohde käyttäytyy muodollisesti ihanteellisena diamagneettina. Se ei kuitenkaan ole diamagneetti, koska sen sisällä oleva magnetointi on nolla.

Meissner-ilmiötä ei voida selittää pelkästään äärettömällä johtavuudella. Veljekset Fritz ja Heinz London selittivät sen luonteen ensimmäistä kertaa Lontoon yhtälön avulla. He osoittivat, että suprajohteessa kenttä tunkeutuu kiinteään syvyyteen pinnasta - Lontoon magneettikentän tunkeutumissyvyyteen λ (\displaystyle \lambda ). Metalleille λ ∼ 10 − 2 (\displaystyle \lambda \sim 10^(-2))µm.

Tyypin I ja II suprajohteet

Puhtaita aineita, joissa suprajohtavuusilmiötä havaitaan, ei ole lukuisia. Suprajohtavuutta esiintyy useammin seoksissa. Puhtailla aineilla tapahtuu täysi Meissner-ilmiö, kun taas metalliseoksilla magneettikenttä ei poistu kokonaan tilavuudesta (osittainen Meissner-ilmiö). Aineita, joilla on täysi Meissner-ilmiö, kutsutaan tyypin I suprajohtimiksi ja osittaisia ​​tyypin II suprajohtimiksi. On kuitenkin syytä huomata, että pienissä magneettikentissä kaikentyyppisissä suprajohteissa on täysi Meissner-ilmiö.

Tilavuuden toisen tyyppisillä suprajohtimilla on pyöreät virrat, jotka luovat magneettikentän, joka ei kuitenkaan täytä koko tilavuutta, vaan jakautuu siihen Abrikosovin pyörteiden erillisinä säikeinä. Mitä tulee vastukseen, se on yhtä suuri kuin nolla, kuten ensimmäisen tyypin suprajohtimissa, vaikka pyörteiden liike virran vaikutuksesta luo tehokkaan vastuksen dissipatiivisten häviöiden muodossa magneettivuon liikkeelle magneettivuon sisällä. suprajohteen, joka vältetään tuomalla suprajohteen rakenteeseen vikoja - kiinnityskeskuksia, joihin pyörteet "tarttuvat".

"Muhammedin arkku"

"Mahometin arkku" - koe, joka osoittaa Meissner-ilmiön suprajohtimissa.

nimen alkuperä

Legendan mukaan arkku profeetta Muhammedin ruumiineen riippui avaruudessa ilman tukea, joten tätä kokeilua kutsutaan "Muhammedin arkku".

Kokemuslausunto

Suprajohtavuus on olemassa vain matalissa lämpötiloissa (HTSC-keramiikassa - alle 150 °C:n lämpötiloissa), joten aine esijäähdytetään esimerkiksi nestemäisellä typellä. Seuraavaksi magneetti asetetaan tasaisen suprajohteen pinnalle. Jopa pelloilla

Ilmiön havaitsivat ensimmäisen kerran vuonna 1933 saksalaiset fyysikot Meisner ja Oksenfeld. Meissner-ilmiö perustuu ilmiöön, jossa magneettikenttä siirtyy täydellisesti materiaalista suprajohtavaan tilaan siirtymisen aikana. Vaikutuksen selitys liittyy suprajohteiden sähkövastuksen tiukasti nolla-arvoon. Magneettikentän tunkeutuminen tavalliseen johtimeen liittyy magneettivuon muutokseen, mikä puolestaan ​​​​luo induktio- ja indusoituneiden virtojen EMF:n, joka estää magneettivuon muutoksen.

Magneettikenttä tunkeutuu suprajohteen syvyyteen, magneettikentän siirtymä suprajohteesta määräytyy vakiolla, jota kutsutaan Lontoon vakioksi:

Riisi. 3.17 Kaavio Meissner-ilmiöstä.

Kuvassa on esitetty magneettikentän viivat ja niiden siirtyminen suprajohteesta kriittisen lämpötilan alapuolella.

Kun lämpötila ylittää kriittisen arvon, suprajohteen magneettikenttä muuttuu jyrkästi, mikä johtaa EMF-pulssin ilmestymiseen induktorissa.

Riisi. 3.18 Anturi, joka toteuttaa Meissner-ilmiön.

Tätä ilmiötä käytetään erittäin heikkojen magneettikenttien mittaamiseen, luomiseen kryotronit(kytkinlaitteet).

Riisi. 3.19 Kryotronin suunnittelu ja nimeäminen.

Rakenteellisesti kryotroni koostuu kahdesta suprajohteesta. Tantaalijohtimen ympärille on kierretty niobikäämi, jonka läpi ohjausvirta kulkee. Ohjausvirran kasvaessa magneettikentän voimakkuus kasvaa ja tantaali siirtyy suprajohtavuustilasta tavanomaiseen tilaan. Tässä tapauksessa tantaalijohtimen johtavuus muuttuu jyrkästi ja piirin käyttövirta käytännössä katoaa. Kryotronien pohjalta luodaan esimerkiksi ohjattuja venttiileitä.

Magneetti leijuu nestemäisellä typellä jäähdytetyn suprajohteen päällä

Meissner-efekti- magneettikentän täydellinen siirtyminen materiaalista suprajohtavaan tilaan siirtymisen aikana (jos kentän induktio ei ylitä kriittistä arvoa). Ilmiön havaitsivat ensimmäisen kerran vuonna 1933 saksalaiset fyysikot Meisner ja Oksenfeld.

Suprajohtavuus on joidenkin materiaalien ominaisuus, jonka sähkövastus on tiukasti nolla, kun ne saavuttavat tietyn arvon alle (sähkövastus ei lähelle nollaa, vaan katoaa kokonaan). Suprajohtavaan tilaan siirtyviä puhtaita alkuaineita, seoksia ja keramiikkaa on useita kymmeniä. Suprajohtavuus ei ole vain vastuksen puuttumista, se on myös selvä vaste ulkoiseen magneettikenttään. Meissner-ilmiö on, että vakio, ei liian voimakas magneettikenttä työntyy ulos suprajohtavasta näytteestä. Suprajohteen paksuudessa magneettikenttä heikkenee nollaan, suprajohtavuutta ja magnetismia voidaan kutsua ikään kuin vastakkaisiksi ominaisuuksiksi.

Kent Hovind ehdottaa teoriassaan, että ennen suurta tulvaa planeetta Maata ympäröi suuri vesikerros, joka koostui jäähiukkasista, joita Meissner-ilmiö piti ilmakehän yläpuolella kiertoradalla.

Tämä vesikuori toimi suojana auringon säteilyltä ja varmisti tasaisen lämmön jakautumisen maan pinnalle.

Havainnollistava kokemus

Valokuvassa näkyy erittäin näyttävä kokemus, joka osoittaa Meissner-ilmiön olemassaolon: suprajohtavan kupin päällä leijuu kestomagneetti. Neuvostoliiton fyysikko V. K. Arkadiev suoritti ensimmäisen kerran tällaisen kokeen vuonna 1945.

Suprajohtavuus on olemassa vain matalissa lämpötiloissa (korkean lämpötilan suprajohtavaa keramiikkaa on luokkaa 150 K), joten ainetta esijäähdytetään esimerkiksi nestemäisellä typellä. Seuraavaksi magneetti asetetaan tasaisen suprajohteen pinnalle. Jopa 0,001 T kentissä magneetti siirtyy ylöspäin sentin luokkaa. Kun kenttä kasvaa kriittiseen kenttään, magneetti nousee yhä korkeammalle.

Selitys

Eräs toisen tyyppisten suprajohteiden ominaisuuksista on magneettikentän karkottaminen suprajohtavan vaiheen alueelta. Liikkumattomasta suprajohteesta alkaen magneetti kelluu itsestään ylös ja jatkaa nousuaan, kunnes ulkoiset olosuhteet poistavat suprajohteen suprajohtavasta vaiheesta. Tämän vaikutuksen seurauksena suprajohtetta lähestyvä magneetti "näkee" täsmälleen samankokoisen vastakkaisen napaisuuden omaavan magneetin, mikä aiheuttaa levitaation.

Vielä tärkeämpi suprajohteen ominaisuus kuin nollasähkövastus on ns. Meissner-ilmiö, joka koostuu jatkuvan magneettikentän siirtymisestä suprajohteesta. Tästä kokeellisesta havainnosta tehdään johtopäätös suprajohteen sisällä olevien vaimentamattomien virtojen olemassaolosta, jotka muodostavat sisäisen magneettikentän, joka on vastakkainen ulkoisen, käytetyn magneettikentän kanssa ja kompensoi sitä.

Riittävän voimakas magneettikenttä tietyssä lämpötilassa tuhoaa aineen suprajohtavan tilan. Magneettikenttää, jonka voimakkuus H c , joka tietyssä lämpötilassa aiheuttaa aineen siirtymisen suprajohtavasta tilasta normaalitilaan, kutsutaan kriittiseksi kenttään. Kun suprajohteen lämpötila laskee, H c:n arvo kasvaa. Kriittisen kentän lämpötilariippuvuutta kuvataan hyvällä tarkkuudella lausekkeella

missä on kriittinen kenttä nollalämpötilassa. Suprajohtavuus katoaa myös, kun suprajohteen läpi johdetaan sähkövirtaa, jonka tiheys on suurempi kuin kriittinen, koska se luo kriittistä suuremman magneettikentän.

Suprajohtavan tilan tuhoutuminen magneettikentän vaikutuksesta on erilaista tyypin I ja tyypin II suprajohtimilla. Tyypin II suprajohtimilla on 2 kriittisen kentän arvoa: H c1, jossa magneettikenttä tunkeutuu suprajohteen Abrikosovin pyörteiden muodossa ja H c2 - jossa suprajohtavuus katoaa.

isotooppinen vaikutus

Suprajohtimien isotooppinen vaikutus on, että lämpötilat T c ovat kääntäen verrannollisia saman suprajohtavan alkuaineen isotooppien atomimassojen neliöjuuriin. Tämän seurauksena monoisotooppivalmisteet eroavat kriittisissä lämpötiloissa jonkin verran luonnollisesta seoksesta ja toisistaan.

Lontoon hetki

Pyörivä suprajohde tuottaa magneettikentän, joka on täsmälleen kohdistettu pyörimisakseliin, tuloksena olevaa magneettista momenttia kutsutaan "Lontoo-momentiksi". Sitä käytettiin erityisesti tieteellisessä satelliitissa "Gravity Probe B", jossa mitattiin neljän suprajohtavan gyroskoopin magneettikentät niiden pyörimisakselin määrittämiseksi. Koska gyroskooppien roottorit olivat lähes täysin sileitä palloja, Lontoon momentin käyttäminen oli yksi harvoista tavoista määrittää niiden pyörimisakseli.

Suprajohtavuuden sovellukset

Korkean lämpötilan suprajohtavuuden saavuttamisessa on edistytty merkittävästi. Esimerkiksi kermettien, koostumuksen YBa 2 Cu 3 O x, perusteella on saatu aineita, joiden suprajohtavaan tilaan siirtymisen lämpötila T c ylittää 77 K (typen nesteytyslämpötila). Valitettavasti lähes kaikki korkean lämpötilan suprajohteet eivät ole teknologisesti edistyksellisiä (hauraita, ei stabiileja ominaisuuksia jne.), minkä seurauksena niobiumisseoksiin perustuvia suprajohteita käytetään edelleen tekniikassa.

Suprajohtavuusilmiötä käytetään saamaan aikaan vahvoja magneettikenttiä (esimerkiksi syklotroneissa), koska voimakkaita magneettikenttiä luovien voimakkaiden virtojen kulkiessa suprajohteen läpi ei tapahdu lämpöhäviöitä. Kuitenkin, koska magneettikenttä tuhoaa suprajohtavuuden tilan, niin sanottuja magneettikenttiä käytetään voimakkaiden magneettikenttien aikaansaamiseen. toisen tyyppiset suprajohteet, joissa suprajohtavuuden ja magneettikentän rinnakkaiselo on mahdollista. Tällaisissa suprajohtimissa magneettikenttä aiheuttaa näytteen läpäisevien normaalin metallin ohuiden lankojen ulkonäön, joista jokainen kantaa magneettivuon kvanttia (Abrikosovin pyörteitä). Kierteiden välinen aine pysyy suprajohtavana. Koska tyypin II suprajohteessa ei ole täyttä Meissner-ilmiötä, suprajohtavuus on olemassa paljon suurempiin magneettikentän H c 2 arvoihin asti. Tekniikassa käytetään pääasiassa seuraavia suprajohtimia:

On olemassa suprajohtimiin perustuvia fotoniilmaisimia. Jotkut käyttävät kriittistä virtaa, he käyttävät myös Josephson-ilmiötä, Andreevin heijastusta jne. Siten on olemassa suprajohtavia yhden fotonin ilmaisimia (SSPD) yksittäisten fotonien havaitsemiseen IR-alueella, joilla on useita etuja ilmaisimiin verrattuna. samanlaisen alueen (PMT jne.), käyttämällä muita rekisteröintitapoja .

Yleisimpien ei-suprajohtavuusominaisuuksiin perustuvien IR-ilmaisimien (neljä ensimmäistä) sekä suprajohtavien ilmaisimien (kolme viimeistä) vertailuominaisuudet:

Ilmaisimen tyyppi	Suurin laskentanopeus, s −1	Kvanttihyötysuhde, %	, c −1	NEP ti
InGaAs PFD5W1KSF APS (Fujitsu)
R5509-43 PMT (Hamamatsu)
Si APD SPCM-AQR-16 (EG\&G)
Mepsicron II (Quantar)
			alle 1 10 -3	alle 110-19
			alle 1 10 -3

Tyypin II suprajohteiden pyörteitä voidaan käyttää muistisoluina. Jotkut magneettiset solitonit ovat jo löytäneet samanlaisia ​​​​sovelluksia. On myös monimutkaisempia kaksi- ja kolmiulotteisia magneettisia solitoneja, jotka muistuttavat nesteiden pyörteitä, vain virtaviivojen roolia niissä ovat viivat, joita pitkin perusmagneetit (domeenit) linjaavat.

Lämpöhäviöiden puuttuminen tasavirran kulkiessa suprajohteen läpi tekee suprajohtavien kaapeleiden käytöstä sähkön toimittamiseen houkuttelevaa, koska yksi ohut maanalainen kaapeli pystyy siirtämään tehoa, mikä perinteisessä menetelmässä edellyttää tehon luomista. linjapiiri, jossa on useita paljon paksumpia kaapeleita. Ongelmia, jotka estävät laajan käytön, ovat kaapelien kustannukset ja niiden ylläpito - nestemäistä typpeä on pumpattava jatkuvasti suprajohtavien linjojen läpi. American Superconductor otti käyttöön ensimmäisen kaupallisen suprajohtavan siirtolinjan Long Islandilla New Yorkissa kesäkuun lopussa 2008. Etelä-Korean voimajärjestelmät rakentavat vuoteen 2015 mennessä suprajohtavia siirtolinjoja, joiden kokonaispituus on 3000 km.

Tärkeä sovellus löytyy miniatyyri suprajohtavista rengaslaitteista - SQUIDeista, joiden toiminta perustuu magneettivuon ja jännitteen muutosten väliseen suhteeseen. Ne ovat osa yliherkkiä magnetometrejä, jotka mittaavat Maan magneettikenttää, ja niitä käytetään myös lääketieteessä eri elinten magnetogrammien saamiseksi.

Suprajohtimia käytetään myös magleveissa.

Ilmiötä suprajohtavaan tilaan siirtymisen lämpötilan riippuvuudesta magneettikentän suuruudesta käytetään kryotroneilla ohjatuissa vastuksissa.

Johtimen atomien satunnainen liike estää sähkövirran kulkeutumisen. Johtimen vastus pienenee lämpötilan laskiessa. Kun johtimen lämpötila laskee edelleen, havaitaan resistanssin täydellinen lasku ja suprajohtavuusilmiö.

Tietyssä lämpötilassa (lähellä 0 oK) johtimen resistanssi putoaa jyrkästi nollaan. Tätä ilmiötä kutsutaan suprajohtavuudeksi. Suprajohtimissa havaitaan kuitenkin myös toinen ilmiö - Meissner-ilmiö. Suprajohtavassa tilassa olevilla johtimilla on epätavallinen ominaisuus. Magneettikenttä on täysin syrjäytynyt suprajohteen pääosasta.

Suprajohteen aiheuttama magneettikentän siirtyminen.

Suprajohtavassa tilassa oleva johdin, toisin kuin ihanteellinen johdin, käyttäytyy kuin diamagneetti. Ulkoinen magneettikenttä siirtyy suurimmasta osasta suprajohteita. Sitten jos asetat magneetin suprajohteen päälle, magneetti roikkuu ilmassa.

Tämän vaikutuksen esiintyminen johtuu siitä, että kun suprajohde viedään magneettikenttään, siinä syntyy induktiopyörrevirtoja, joiden magneettikenttä kompensoi täysin ulkoisen kentän (kuten missä tahansa diamagneetissa). Mutta itse indusoitunut magneettikenttä luo myös pyörrevirtoja, joiden suunta on päinvastainen kuin induktiovirrat suunnaltaan ja suuruudeltaan yhtä suuri. Tämän seurauksena sekä magneettikenttä että virta puuttuvat suurimmasta osasta suprajohteita. Suprajohteen tilavuus on suojattu ohuella pinnanläheisellä kerroksella - pintakerroksella - jonka paksuuden (luokkaa 10-7-10-8 m) läpi magneettikenttä tunkeutuu ja jossa sen kompensointi tapahtuu.

a- Normaali johdin, jonka resistanssi ei ole nolla missä tahansa lämpötilassa (1), johdetaan magneettikenttään. Sähkömagneettisen induktion lain mukaisesti syntyy virtoja, jotka vastustavat magneettikentän tunkeutumista metalliin (2). Kuitenkin, jos vastus on eri kuin nolla, ne heikkenevät nopeasti. Magneettikenttä läpäisee normaalin metallinäytteen ja on käytännössä tasainen (3);

b- normaalitilasta korkeammassa lämpötilassa T c On olemassa kaksi tapaa: Ensinnäkin, kun lämpötilaa lasketaan, näytteestä tulee suprajohtava, sitten voidaan käyttää magneettikenttää, joka työnnetään ulos näytteestä. Toiseksi: käytä ensin magneettikenttää, joka tunkeutuu näytteeseen, ja laske sitten lämpötilaa, jolloin kenttä työntyy ulos siirtymän aikana. Magneettikentän sammuttaminen antaa saman kuvan;

sisään- jos Meissner-ilmiötä ei olisi, ilman vastusta oleva johdin käyttäytyisi eri tavalla. Siirtyessään tilaan, jossa magneettikentässä ei ole vastusta, se säilyttäisi magneettikentän ja säilyttäisi sen myös ulkoisen magneettikentän poistamisen jälkeen. Sellaisen magneetin demagnetointi olisi mahdollista vain nostamalla lämpötilaa. Tätä käyttäytymistä ei kuitenkaan ole havaittu kokeellisesti.