Supero`tkazuvchanlik. Super oʻtkazuvchanlik — bu elektr qarshiligi yoʻqolgan va magnit oqim maydonlari materialdan chiqarib yuborilgan, baʼzi materiallarda kuzatiladigan jismoniy xususiyatlar toʻplami . Ushbu xususiyatlarni koʻrsatadigan har qanday material super oʻtkazgichdir. Oddiy metall oʻtkazgichdan farqli oʻlaroq, uning harorati pasayganda qarshilik asta-sekin pasayadi, hatto mutlaq nolga yaqin boʻlsa ham, oʻrta oʻtkazgich xarakterli kritik haroratga ega boʻlib, uning ostida qarshilik keskin nolga tushadi. Oʻta oʻtkazuvchan simning halqasi orqali oʻtadigan elektr toki quvvat manbaisiz cheksiz davom etishi mumkin. Super oʻtkazuvchanlik fenomeni 1911 yilda golland fizigi [ Heike Kamerlingh Onnes ] tomonidan kashf etilgan . Ferromagnetizm va atom spektral chiziqlari kabi, super oʻtkazuvchanlik faqat kvant mexanikasi bilan tushuntirilishi mumkin boʻlgan hodisadir . Bu Meissner effekti, super oʻtkazgichning oʻta oʻtkazgich holatiga oʻtish paytida uning ichki qismidan magnit maydon chiziqlarini toʻliq chiqarib yuborish bilan tavsiflanadi . Meissner effektining paydo boʻlishi shuni koʻrsatadiki, oʻta oʻtkazuvchanlikni klassik fizikada mukammal "oʻtkazuvchanlikning" idealizatsiyasi sifatida tushunish mumkin emas . 1986 yilda baʼzi kuprat — perovskit keramika materiallari 90 K (-183 ° C) dan yuqori kritik haroratga ega ekanligi aniqlandi . Bunday yuqori oʻtish harorati anʼanaviy super oʻtkazgich uchun nazariy jihatdan imkonsizdir, bu materiallarni yuqori haroratli oʻta oʻtkazgichlar deb atashga olib keladi . Arzon boʻlgan sovutuvchi suyuq azot 77 K da qaynatiladi va shuning uchun undan yuqori haroratlarda oʻta oʻtkazuvchanlikning mavjudligi past haroratlarda kamroq amaliy boʻlgan koʻplab tajribalar va ilovalarni osonlashtiradi. Tasnifi [ manbani tahrirlash ]. Asosiy maqola: Superoʻtkazuvchilar tasnifi Superoʻtkazuvchilarni tasniflash uchun koʻplab mezonlar mavjud. Eng keng tarqalganlari: Magnit maydonga javob [ manbani tahrirlash ]. Superoʻtkazgich "I turdagi" boʻlishi mumkin, yaʼni u bitta tanqidiy maydonga ega boʻlib, uning ustida barcha oʻta oʻtkazuvchanlik yoʻqoladi va undan pastda magnit maydon superoʻtkazgichdan butunlay chiqarib yuboriladi; yoki "II toifa" , yaʼni u ikkita muhim maydonga ega boʻlib, ular orasidagi izolyatsiyalangan nuqtalar orqali magnit maydonning qisman kirib borishiga imkon beradi. Bu nuqtalar vorteks deb ataladi . Bundan tashqari, koʻp komponentli superoʻtkazgichlarda ikkita xatti-harakatning kombinatsiyasiga ega boʻlish mumkin. Bunday holda, superoʻtkazgich turi-1,5 ga teng . Amaliyot nazariyasiga koʻra [ manbani tahrirlash ]. Agar uni BCS nazariyasi yoki uning hosilalari bilan izohlash mumkin boʻlsa , "anʼanaviy" yoki "noanʼanaviy" , aks holda. Shu bilan bir qatorda, superoʻtkazgich tartib parametri tizimning nuqta guruhi yoki fazo guruhining ahamiyatsiz boʻlmagan qaytarilmas tasviriga koʻra oʻzgartirilsa, oʻta oʻtkazgich noanʼanaviy deb ataladi. Kritik harorat boʻyicha [ manbani tahrirlash ]. Superoʻtkazgich odatda "yuqori haroratli" hisoblanadi, agar u 30 K (-243,15 ° C) dan yuqori haroratda oʻta oʻtkazuvchanlik holatiga erishsa; Georg Bednorz va K. Aleks Myullerning dastlabki kashfiyotidagi kabi . Shuningdek, u suyuq azot yordamida sovutilganda oʻta oʻtkazuvchanlikka oʻtadigan materiallarga murojaat qilishi mumkin — yaʼni faqat "T" c > 77 K da, lekin bu odatda faqat suyuq azotli sovutish suvi etarli ekanligini taʼkidlash uchun ishlatiladi. Past haroratli oʻta oʻtkazgichlar kritik harorati 30 K dan past boʻlgan materiallarga tegishli va asosan suyuq geliy bilan sovutiladi ("T" c > 4,2 K). Ushbu qoidadan istisnolardan biri yuqori haroratli oʻta oʻtkazgichlarga xos boʻlgan xatti-harakatlar va xususiyatlarni koʻrsatadigan temir pniktidli superoʻtkazgichlar guruhidir, ammo guruhning baʼzilari 30 K dan past haroratga ega. Materiallar boʻyicha [ manbani tahrirlash ]. "Yuqori: Superoʻtkazuvchi elementar qattiq jismlarning davriy jadvali va ularning eksperimental kritik harorati (T). Pastki: Superoʻtkazuvchi ikkilik gidridlarning davriy jadvali (0–300 GPa). Nazariy bashoratlar koʻk rangda va eksperimental natijalar qizil rangda koʻrsatilgan." Superoʻtkazuvchilar materiallar sinflariga kimyoviy elementlar (masalan, simob yoki qoʻrgʻoshin), qotishmalar (masalan, niobiy-titan, germaniy-niobiy va niobiy nitridi), keramika (YBCO va magniy diborid), oʻta oʻtkazuvchan pniktidlar (ftor qoʻshilgan yoki LaOFeAlar kabi) kiradi . (fulerenlar va uglerod nanotubalari; ammo bu misollarni kimyoviy elementlar qatoriga kiritish kerak, chunki ular butunlay ugleroddan iborat) . Superoʻtkazuvchilarning elementar xususiyatlari [ manbani tahrirlash ]. Superoʻtkazuvchilarning bir nechta fizik xususiyatlari materialdan materialga farq qiladi, masalan, kritik harorat, oʻta oʻtkazuvchanlik boʻshligʻining qiymati, tanqidiy magnit maydon va oʻta oʻtkazuvchanlik vayron boʻlgan kritik oqim zichligi. Boshqa tomondan, asosiy materialdan mustaqil boʻlgan xususiyatlar sinfi mavjud. Meysner effekti, magnit oqim yoki doimiy oqimlarni kvantlash, yaʼni nol qarshilik holati eng muhim misollardir. Ushbu „universal“ xususiyatlarning mavjudligi oʻta oʻtkazgichning buzilgan simmetriyasi va diagonaldan tashqari uzoq masofa tartibining paydo boʻlishi bilan bogʻliq . Superoʻtkazuvchanlik termodinamik fazadir, va shuning uchun mikroskopik tafsilotlardan koʻp jihatdan mustaqil boʻlgan maʼlum farqlovchi xususiyatlarga ega. Off diagonal uzoq masofa tartibi Kuper juftlarining shakllanishi bilan chambarchas bogʻliq. VF Vayskopfning maqolasida Kuper juftlarining paydo boʻlishi, juftlarning bogʻlanishiga olib keladigan jozibador kuchning kelib chiqishi, cheklangan energiya boʻshligʻi va doimiy oqimlarning mavjudligi uchun oddiy jismoniy tushuntirishlar keltirilgan. Nol elektr toki qarshiligi [ manbani tahrirlash ]. CERN da tezlatgichlar uchun elektr kabellari . Ham massiv, ham ingichka kabellar 12500 A uchun baholanadi . "Yuqori:" LEP uchun oddiy kabellar ; "pastki:" LHC uchun superoʻtkazgichga asoslangan kabellar Tashlab qoʻyilgan Texas Superoʻtkazuvchi Super Kollayderdan (SSC) oldindan tuzilgan oʻta oʻtkazgich tayogʻining koʻndalang kesimi . Baʼzi materiallar namunasining elektr qarshiligini oʻlchashning eng oddiy usuli uni elektr zanjiriga "I" oqim manbai bilan ketma-ket joylashtirish va natijada namunadagi "V" kuchlanishni oʻlchashdir. Namuna qarshiligi Ohm qonuni bilan "R = V / I" sifatida berilgan . Agar kuchlanish nolga teng boʻlsa, bu qarshilik nolga teng degan maʼnoni anglatadi. Superoʻtkazuvchilar, shuningdek, hech qanday kuchlanishsiz oqimni ushlab turishga qodir, bu xususiyat MRI apparatlarida topilganlar kabi superoʻtkazuvchi elektromagnitlarda qoʻllanadi . Tajribalar shuni koʻrsatdiki, oʻta oʻtkazuvchan bobinlardagi oqim yillar davomida hech qanday oʻlchovsiz buzilishsiz davom etishi mumkin. Eksperimental dalillar hozirgi hayotning kamida 100 000 yilligini koʻrsatadi. Doimiy oqimning ishlash muddati uchun nazariy hisob-kitoblar sim geometriyasi va haroratga qarab, koinotning taxminiy umridan oshib ketishi mumkin . Amalda, oʻta oʻtkazuvchan gravimetrlarda oʻta oʻtkazuvchan bobinlarga kiritilgan oqimlar 27 yildan ortiq (2022-yil avgust holatiga koʻra) saqlanib qolgan . Bunday asboblarda oʻlchash printsipi massasi 4 gramm boʻlgan oʻta oʻtkazuvchan niobiy sferaning levitatsiyasini kuzatishga asoslangan. Oddiy oʻtkazgichda elektr tokini ogʻir ionli panjara boʻylab harakatlanadigan elektronlar suyuqligi sifatida koʻrish mumkin . Elektronlar doimiy ravishda panjaradagi ionlar bilan toʻqnashadi va har bir toʻqnashuvda oqim tomonidan olib boriladigan energiyaning bir qismi panjara tomonidan soʻriladi va issiqlikka aylanadi, bu esa panjara ionlarining tebranish kinetik energiyasidir . Natijada, oqim tomonidan olib boriladigan energiya doimo tarqalib ketadi. Bu elektr qarshilik va Joule isitish fenomeni . Superoʻtkazgichda vaziyat boshqacha. Anʼanaviy superoʻtkazgichda elektron suyuqlikni alohida elektronlarga ajratib boʻlmaydi. Buning oʻrniga, u Kuper juftlari deb nomlanuvchi bogʻlangan elektron "juftlaridan" iborat . Ushbu juftlik fononlarning almashinuvidan elektronlar orasidagi jozibador kuch tufayli yuzaga keladi . Bu juftlik juda zaif va kichik termal tebranishlar aloqani buzishi mumkin. Kvant mexanikasi tufayli , Kuper juft suyuqligining energiya spektri "energiya boʻshligʻiga" ega, yaʼni suyuqlikni qoʻzgʻatish uchun etkazib berilishi kerak boʻlgan minimal D "E energiya mavjud." Shuning uchun, agar D "E" dan katta boʻlsa"kT" tomonidan berilgan panjaraning issiqlik energiyasi, bu yerda "k" — Boltsman doimiysi va "T" — harorat, suyuqlik panjara tomonidan tarqalmaydi. Shunday qilib, Kuper juft suyuqligi oʻta suyuqlikdir, yaʼni u energiyani yoʻqotmasdan oqishi mumkin. II turdagi superoʻtkazgichlar deb nomlanuvchi oʻta oʻtkazgichlar sinfida, shu jumladan barcha maʼlum boʻlgan yuqori haroratli superoʻtkazgichlarda, kuchli magnit maydon bilan birgalikda elektr toki qoʻllanilganda, nominal oʻta oʻtkazuvchanlik oʻtish darajasidan unchalik past boʻlmagan haroratlarda juda past, lekin nolga teng boʻlmagan qarshilik paydo boʻladi. elektr toki sabab boʻlishi mumkin. Bu magnit vortekslarning harakati bilan bogʻliqelektron super suyuqlikda, bu oqim tomonidan olib boriladigan energiyaning bir qismini tarqatadi. Agar oqim etarlicha kichik boʻlsa, vortekslar harakatsiz boʻlib, qarshilik yoʻqoladi. Ushbu taʼsirdan kelib chiqadigan qarshilik oʻta oʻtkazuvchan boʻlmagan materiallar bilan solishtirganda juda kichik, ammo sezgir tajribalarda hisobga olinishi kerak. Biroq, harorat nominal oʻta oʻtkazuvchanlik oʻtish darajasidan etarlicha pastga tushganda, bu vortekslar „girdob oynasi“ deb nomlanuvchi tartibsiz, ammo statsionar fazaga aylanishi mumkin. Ushbu vorteksli shisha oʻtish harorati ostida materialning qarshiligi haqiqatan ham nolga aylanadi. Fazali oʻtish[ manbani tahrirlash ]. Superoʻtkazuvchilar fazaga oʻtishda issiqlik sigʻimi (c v, koʻk) va qarshilik (r, yashil) harakati Superoʻtkazuvchi materiallarda oʻta oʻtkazuvchanlikning xarakteristikalari harorat T "kritik" haroratdan pastga tushirilganda paydo boʻladi "T" c . Ushbu kritik haroratning qiymati materialdan materialga farq qiladi. Anʼanaviy superoʻtkazgichlar odatda 20 K dan 1 K gacha boʻlgan kritik haroratga ega. Masalan, qattiq simob 4,2 K kritik haroratga ega. 2015 yil holatiga koʻra anʼanaviy superoʻtkazgich uchun topilgan eng yuqori kritik harorat H 2 uchun 203 K ni tashkil qiladi. S, taxminan 90 gigapaskal yuqori bosim talab qilingan boʻlsa-da. Cuprate superoʻtkazgichlari ancha yuqori kritik haroratga ega boʻlishi mumkin: YBa2 Cu 3 O 7 kashf etilgan birinchi kuprat superoʻtkazgichlardan biri boʻlib, uning kritik harorati 90 K dan yuqori, simob asosidagi kupratlar esa 130 K dan yuqori kritik haroratga ega boʻlgan. harorat hali aniq emas. Biroq, ikkita elektronli juftlik ishtirok etishi aniq, garchi juftlikning tabiati (toʻlqinga qarshitoʻlqin) munozarali boʻlib qolmoqda. Xuddi shunday, kritik haroratdan past boʻlgan qattiq haroratda, "kritik magnit maydondan" kattaroq boʻlgan tashqi magnit maydon qoʻllanilganda, oʻta oʻtkazuvchan materiallar oʻta oʻtkazuvchanlikni toʻxtatadi . Buning sababi, Gibbs energiyani boʻshatishdirSuperoʻtkazuvchi fazaning magnit maydoni bilan kvadratik ravishda ortadi, normal fazaning erkin energiyasi esa magnit maydondan taxminan mustaqildir. Agar material maydon boʻlmaganda oʻta oʻtkazuvchan boʻlsa, superoʻtkazuvchi fazaning erkin energiyasi normal fazadan past boʻladi va shuning uchun magnit maydonning baʼzi cheklangan qiymati uchun (noldagi erkin energiyalar farqining kvadrat ildiziga mutanosib). magnit maydon) ikkita erkin energiya teng boʻladi va normal fazaga fazali oʻtish sodir boʻladi. Umuman olganda, yuqori harorat va kuchli magnit maydon oʻta oʻtkazuvchan boʻlgan elektronlarning kichikroq qismiga olib keladi va natijada Londonning chuqurroq kirib borishiga olib keladi.tashqi magnit maydonlar va oqimlarning. Fazali oʻtishda kirish chuqurligi cheksiz boʻladi. Superoʻtkazuvchanlikning boshlanishi turli xil jismoniy xususiyatlarning keskin oʻzgarishi bilan birga keladi, bu fazaviy oʻtishning oʻziga xos belgisidir . Masalan, elektron issiqlik sigʻimi normal (oʻta oʻtkazmaydigan) rejimdagi haroratga mutanosibdir. Superoʻtkazuvchi oʻtishda u uzluksiz sakrashni boshdan kechiradi va keyinchalik chiziqli boʻlishni toʻxtatadi. Past haroratlarda u baʼzi doimiy a uchun "e" −a/ "T" oʻrniga oʻzgaradi . Ushbu eksponensial xatti-harakatlar energiya boʻshligʻining mavjudligini tasdiqlovchi dalillardan biridir . Superoʻtkazuvchilar fazaga oʻtish tartibi uzoq vaqt munozaralarga sabab boʻldi . Tajribalar shuni koʻrsatadiki, oʻtish ikkinchi darajali, yaʼni yashirin issiqlik yoʻq . Biroq, tashqi magnit maydon mavjudligida yashirin issiqlik mavjud, chunki oʻta oʻtkazuvchanlik fazasi normal fazaga qaraganda kritik haroratdan pastroq entropiyaga ega. Eksperimental ravishda isbotlangan , natijada magnit maydon kritik maydondan oshib ketganda, natijada fazaga oʻtish oʻta oʻtkazuvchan materialning haroratining pasayishiga olib keladi. 1970-yillardagi hisob-kitoblar shuni koʻrsatdiki, elektromagnit maydondagi uzoq masofali tebranishlarning taʼsiri tufayli u aslida zaif birinchi darajali boʻlishi mumkin. 1980-yillarda oʻta oʻtkazgichning vorteks chiziqlari katta rol oʻynaydigan tartibsizliklar nazariyasi yordamida nazariy jihatdan koʻrsatildiki, oʻtish II turdagi rejimda ikkinchi darajali va birinchi tartibli (yaʼni, yashirin issiqlik) .) I turdagi rejim ichida va bu ikki mintaqa trikritik nuqta bilan ajratilgan . Natijalar Monte-Karlo kompyuter simulyatsiyalari tomonidan kuchli quvvatlandi. Meissner effekti [ manbani tahrirlash ]. Asosiy maqola: Meissner effekti Superoʻtkazgich zaif tashqi magnit maydon H ga joylashtirilsa va uning oʻtish haroratidan pastroq sovutilsa, magnit maydon chiqariladi. Meysner effekti maydonning toʻliq chiqarib yuborilishiga olib kelmaydi, aksincha, maydon superoʻtkazgichga faqat juda kichik masofaga kirib boradi, u Londonning kirish chuqurligi deb ataladigan "l" parametri bilan tavsiflanadi va materialning asosiy qismida eksponent ravishda nolga tushadi. . Meysner effekti oʻta oʻtkazuvchanlikning belgilovchi xususiyatidir. Koʻpgina superoʻtkazgichlar uchun Londonning kirib borish chuqurligi 100 nm ni tashkil qiladi. Meysner effekti baʼzan mukammal elektr oʻtkazgichda kutilishi mumkin boʻlgan diamagnetizm turi bilan chalkashib ketadi : Lenz qonuniga koʻra , "oʻzgaruvchan" magnit maydon oʻtkazgichga qoʻllanilganda, u oʻtkazgichda qarama-qarshi magnit hosil qiluvchi elektr tokini keltirib chiqaradi. maydon. Mukammal oʻtkazgichda oʻzboshimchalik bilan katta oqim paydo boʻlishi mumkin va natijada paydo boʻlgan magnit maydon qoʻllanadigan maydonni toʻliq bekor qiladi. Meissner effekti bundan farq qiladi — bu oʻta oʻtkazuvchanlikka oʻtish paytida yuzaga keladigan spontan haydashdir. Aytaylik, bizda doimiy ichki magnit maydonga ega boʻlgan normal holatda material bor. Materialni kritik haroratdan pastroq sovutganda, biz Lenz qonuniga asoslanib, biz kutmagan ichki magnit maydonning keskin chiqib ketishini kuzatamiz. Meissner effektiga aka-uka Frits va Xaynts London fenomenologik tushuntirish berdi, ular superoʻtkazgichdagi elektromagnit erkin energiya minimallashtirilgan holda minimallashtirilganligini koʻrsatdilar. Bu yerda H — magnit maydon va l — London kirish chuqurligi . London tenglamasi sifatida tanilgan ushbu tenglama superoʻtkazgichdagi magnit maydon sirtdagi har qanday qiymatdan eksponent ravishda parchalanishini bashorat qiladi. Ichida magnit maydoni kam yoki umuman boʻlmagan oʻta oʻtkazgich Meysner holatida deyiladi. Qoʻllaniladigan magnit maydon juda katta boʻlsa, Meissner holati buziladi. Ushbu buzilish sodir boʻlishiga qarab, superoʻtkazgichlarni ikki sinfga boʻlish mumkin. I turdagi superoʻtkazgichlarda, qoʻllanadigan maydonning kuchi "H c" kritik qiymatdan oshib ketganda, superoʻtkazuvchanlik keskin ravishda yoʻq qilinadi . Namuna geometriyasiga qarab, oraliq holatni olish mumkin , barokko naqshidan iborat boʻlgan magnit maydonni oʻz ichiga olgan normal materialning maydonlari boʻlmagan oʻta oʻtkazuvchan material hududlari bilan aralashtirilgan. II turdagi superoʻtkazgichlarda, qoʻllanadigan maydonni kritik qiymatdan oʻtgan "H c" 1 koʻtarilishi aralash holatga olib keladi (shuningdek, vorteks holati deb ham ataladi) bunda magnit oqimning ortib borayotgan miqdori materialga kirib boradi, ammo elektr tokining oqimiga qarshilik koʻrsatilmaydi. chunki oqim unchalik katta emas. "H c" 2 ikkinchi kritik maydon kuchida oʻta oʻtkazuvchanlik yoʻq qilinadi. Aralash holat aslida elektron supersuyuqlikdagi vortekslar tufayli yuzaga keladi, baʼzan fluxonlar deb ataladi, chunki bu girdoblar tomonidan olib boriladigan oqim kvantlangan . Niobiy va uglerod nanotubalaridan tashqari eng sof elementar superoʻtkazgichlar, I turdagi, deyarli barcha nopok va birikma superoʻtkazgichlar esa II toifadir. London lahzasi [ manbani tahrirlash ]. Aksincha, aylanuvchi oʻta oʻtkazgich spin oʻqi bilan aniq tekislangan magnit maydon hosil qiladi. Effekt, London momenti Gravity Probe B da yaxshi qoʻllandi . Ushbu tajriba toʻrtta oʻta oʻtkazuvchan giroskopning magnit maydonlarini ularning aylanish oʻqlarini aniqlash uchun oʻlchadi. Bu eksperiment uchun juda muhim edi, chunki u boshqa xususiyatsiz sharning aylanish oʻqini aniq aniqlashning bir necha usullaridan biridir. Superoʻtkazuvchanlik tarixi [ manbani tahrirlash ]. Asosiy maqola: Superoʻtkazuvchanlik tarixi Heike Kamerlingh Onnes (oʻngda), oʻta oʻtkazuvchanlikning kashfiyotchisi. Pol Ehrenfest , Hendrik Lorentz , Niels Bor uning chap tomonida turishadi. Superoʻtkazuvchanlik 1911 yil 8 aprelda Xeyke Kamerlingh Onnes tomonidan kashf etilgan, u sovutgich sifatida yaqinda ishlab chiqarilgan suyuq geliydan foydalangan holda kriyojenik haroratlarda qattiq simobning qarshiligini oʻrgangan . 4,2 K haroratda u qarshilik keskin yoʻqolganini kuzatdi. Xuddi shu tajribada u 2,2 K da geliyning oʻta suyuqlikka oʻtishini, uning ahamiyatini tushunmagan holda ham kuzatdi. Kashfiyotning aniq sanasi va sharoitlari faqat bir asrdan keyin, Onnesning daftarlari topilgandan keyin qayta tiklandi. Keyingi oʻn yilliklarda oʻta oʻtkazuvchanlik bir qancha boshqa materiallarda kuzatildi. 1913 yilda qo‘rg‘oshin 7 K, 1941 yilda niobiy nitridi 16 K da o‘ta o‘tkazuvchanligi aniqlandi. Oʻta oʻtkazuvchanlik qanday va nima uchun ishlashini aniqlashga katta kuch sarflandi; muhim qadam 1933 yilda, Meysner va Ochsenfeld oʻta oʻtkazgichlar qoʻllanadigan magnit maydonlarni chiqarib yuborishini aniqlaganlarida sodir boʻldi, bu hodisa Meissner effekti deb nomlana boshladi . 1935-yilda Fritz va Xaynts London Meysner effekti oʻta oʻtkazuvchi tok tomonidan olib boriladigan elektromagnit erkin energiyani minimallashtirish natijasi ekanligini koʻrsatdi . London konstitutsiyaviy tenglamalari [ manbani tahrirlash ]. Oʻta oʻtkazuvchanlik uchun birinchi boʻlib ishlab chiqilgan nazariy model butunlay klassik edi: u London konstitutsiyaviy tenglamalari bilan umumlashtiriladi . U 1935 yilda aka-uka Frits va Xaynts London tomonidan, magnit maydonlar oʻta oʻtkazgichlardan chiqarib yuborilishi aniqlanganidan koʻp oʻtmay ilgari surilgan. Ushbu nazariya tenglamalarining asosiy gʻalabasi ularning Meysner effektini tushuntirish qobiliyatidir , bunda material oʻta oʻtkazuvchanlik chegarasini kesib oʻtganda barcha ichki magnit maydonlarni eksponensial ravishda chiqarib yuboradi. London tenglamasidan foydalanib, superoʻtkazgich ichidagi magnit maydonning sirtgacha boʻlgan masofaga bogʻliqligini aniqlash mumkin. London tomonidan superoʻtkazgich uchun ikkita tashkiliy tenglama: Birinchi tenglama Nyutonning oʻta oʻtkazuvchan elektronlar uchun ikkinchi qonunidan kelib chiqadi. Anʼanaviy nazariyalar (1950-yillar) [ manbani tahrirlash ]. 1950-yillarda kondensatsiyalangan materiyaning nazariy fiziklari bir juft ajoyib va ​​muhim nazariyalar orqali „anʼanaviy“ superoʻtkazuvchanlikni tushunishga erishdilar: fenomenologik Ginzburg-Landau nazariyasi (1950) va mikroskopik BCS nazariyasi (1957). 1950 yilda Landau va Ginzburg tomonidan oʻta oʻtkazuvchanlikning fenomenologik Ginzburg-Landau nazariyasi ishlab chiqilgan . Landauning ikkinchi darajali fazali oʻtish nazariyasini Shredingerga oʻxshash toʻlqin tenglamasi bilan birlashtirgan bu nazariya oʻta oʻtkazgichlarning makroskopik xususiyatlarini tushuntirishda katta muvaffaqiyatga erishdi. Xususan, AbrikosovGinzburg-Landau nazariyasi superoʻtkazgichlarni hozirda I va II toifa deb ataladigan ikkita toifaga boʻlinishini bashorat qilishini koʻrsatdi. Abrikosov va Ginzburg 2003 yilgi ishlari uchun Nobel mukofotiga sazovor boʻlishdi (Landau boshqa ishlari uchun 1962 yil Nobel mukofotini olgan va 1968 yilda vafot etgan). Ginzburg-Landau nazariyasining toʻrt oʻlchovli kengaytmasi, Koulman-Vaynberg modeli kvant maydon nazariyasi va kosmologiyada muhim ahamiyatga ega . Shuningdek, 1950 yilda Maksvell va Reynolds "va boshqalar." superoʻtkazgichning kritik harorati, tarkibiy elementning izotopik massasiga bogʻliqligini aniqladi . Bu muhim kashfiyot oʻta oʻtkazuvchanlik uchun javob beradigan mikroskopik mexanizm sifatida elektron — fonon oʻzaro taʼsiriga ishora qildi . Superoʻtkazuvchanlikning toʻliq mikroskopik nazariyasi nihoyat 1957 yilda Bardin , Kuper va Shriffer tomonidan taklif qilingan . Ushbu BCS nazariyasi oʻta oʻtkazuvchanlik oqimini Kuper juftlarining super suyuqligi, fononlar almashinuvi orqali oʻzaro taʼsir qiluvchi elektron juftlari sifatida tushuntirdi. Ushbu asar uchun mualliflar 1972 yilda Nobel mukofoti bilan taqdirlangan. BCS nazariyasi 1958 yilda N. N. Bogolyubov dastlab variatsion argumentdan olingan BCS toʻlqin funksiyasini elektron Gamiltonianning kanonik oʻzgarishi yordamida olish mumkinligini koʻrsatganida mustahkamroq asosga oʻrnatildi . 1959 yilda Lev Gor’kov BCS nazariyasi kritik haroratga yaqin Ginzburg-Landau nazariyasiga qisqarganligini koʻrsatdi. Anʼanaviy superoʻtkazgichlar uchun BCS nazariyasini umumlashtirish haddan tashqari suyuqlik fenomenini tushunish uchun asos boʻlib xizmat qiladi, chunki ular lambda oʻtish universalligi sinfiga kiradi . Bunday umumlashmalarning noanʼanaviy superoʻtkazgichlarga nisbatan qoʻllanishi hali ham bahsli. Boshqa tarix [ manbani tahrirlash ]. Superoʻtkazuvchanlikning birinchi amaliy qoʻllanishi 1954 yilda Dadli Allen Bakning kriotron ixtirosi bilan ishlab chiqilgan . Kritik magnit maydonining qiymatlari bir-biridan keskin farq qiluvchi ikkita superoʻtkazgich birlashtirilib, kompyuter elementlari uchun tez va oddiy kalit ishlab chiqariladi. 1911 yilda oʻta oʻtkazuvchanlikni kashf qilganidan koʻp oʻtmay, Kamerlingh Onnes oʻta oʻtkazgichli oʻrashlar bilan elektromagnit yasashga harakat qildi, ammo nisbatan past magnit maydonlar u tekshirgan materiallarda oʻta oʻtkazuvchanlikni yoʻq qilishini aniqladi. Koʻp oʻtmay, 1955 yilda GB Yntema oʻta oʻtkazuvchan niobiy simli oʻrashlari bilan kichik 0,7 tesla temir yadroli elektromagnitni qurishga muvaffaq boʻldi. Keyin, 1961 yilda JE Kunzler , E. Buehler, FSL Xsu va JH Vernik hayratlanarli kashfiyot qilishdi: 4,2 kelvinda niobiy qalay., uch qismli niobiy va bir qism qalaydan tashkil topgan birikma 8,8 tesla magnit maydonida kvadrat santimetr uchun 100 000 amperdan ortiq oqim zichligini qoʻllab-quvvatlashga qodir edi. Niobiy qalay moʻrt va ishlab chiqarish qiyin boʻlishiga qaramay, 20 tesla gacha boʻlgan magnit maydonlarni hosil qiluvchi supermagnitlarda juda foydali boʻldi. 1962 yilda TG Berlincourt va RR Hake niobiy va titanning egiluvchan qotishmalari 10 teslagacha boʻlgan ilovalar uchun mos ekanligini aniqladilar. Darhol Westinghouse Electric Corporation va Wah Chang korporatsiyasida niobiy-titanli supermagnitli simni tijorat ishlab chiqarish boshlandi.. Niobiy-titan niobiy-qalaynikiga qaraganda kamroq taʼsirchan oʻta oʻtkazuvchanlik xususiyatlariga ega boʻlsa-da, niobiy-titan, shunga qaramay, eng koʻp ishlatiladigan „ishchi“ supermagnit materialiga aylandi, bu koʻp jihatdan uning juda yuqori egiluvchanligi va ishlab chiqarish qulayligi natijasidir. Shu bilan birga, niobiy-qalay va niobiy-titan MRI tibbiy tasvirlagichlarida, katta yuqori energiyali zarracha tezlatgichlari uchun magnitlarni bükme va fokuslashda va boshqa koʻplab ilovalarda keng qoʻllanadi. Yevropa superoʻtkazuvchanlik konsorsiumi Conectus 2014 yilda oʻta oʻtkazuvchanlik ajralmas boʻlgan global iqtisodiy faoliyat taxminan besh milliard evroni tashkil etdi, MRI tizimlari esa bu umumiy miqdorning qariyb 80 foizini tashkil etdi. 1962 yilda Jozefson nozik bir izolyator qatlami bilan ajratilgan ikkita superoʻtkazgich boʻlagi orasidan oʻta oqim oʻtishi mumkinligi haqida muhim nazariy bashorat qildi. Hozir Jozefson effekti deb ataladigan bu hodisa SQUIDlar kabi oʻta oʻtkazuvchan qurilmalar tomonidan qoʻllanadi . U magnit oqim kvantining eng aniq mavjud oʻlchovlarida qoʻllanadi "PH" 0 = "h" / (2 "e"), bu yerda "h" — Plank doimiysi . Kvant Hall qarshiligi bilan birlashtirilgan, bu Plank doimiyligini aniq oʻlchashga olib keladi. Jozefson 1973-yilda ushbu asari uchun Nobel mukofoti bilan taqdirlangan 2008 yilda oʻta oʻtkazuvchanlikni hosil qiluvchi mexanizm deyarli cheksiz elektr qarshiligiga ega boʻlgan baʼzi materiallarda superizolyator holatini keltirib chiqarishi mumkinligi taklif qilindi . ​​2020 yilda oʻta oʻtkazuvchan Bose-Eynshteyn kondensatini (BEC) birinchi ishlab chiqish va oʻrganish BEC va Bardin-Kuper-Shriffer rejimlari oʻrtasida „silliq oʻtish“ mavjudligini koʻrsatadi Yuqori haroratli oʻta oʻtkazuvchanlik [ manbani tahrirlash ]. Asosiy maqola: Yuqori haroratli oʻta oʻtkazuvchanlik Superoʻtkazuvchilar materiallarning xronologiyasi. Ranglar turli xil materiallar sinfini ifodalaydi: 1986 yilgacha fiziklar BCS nazariyasi 30 K dan yuqori haroratlarda oʻta oʻtkazuvchanlikni taqiqlaydi deb ishonishgan. Oʻsha yili Bednorz va Myuller lantanga asoslangan kuprat perovskit moddasi boʻlgan lantan bariy mis oksidida (LBCO) oʻta oʻtkazuvchanlikni aniqladilar, uning oʻtish harorati 30 K 35 K (fizika boʻyicha Nobel mukofoti, 1987). Tez orada lantanni itriy bilan almashtirish (yaʼni, YBCO ni yaratish) kritik haroratni 90 K dan yuqoriga koʻtarishi aniqlandi Bu haroratning sakrashi alohida muhandislik ahamiyatiga ega, chunki u suyuq geliy oʻrnini bosadigan sovutgich sifatida suyuq azotga imkon beradi . Suyuq azotni nisbatan arzon, hatto joyida ham ishlab chiqarish mumkin. Yuqori haroratlar qoʻshimcha ravishda suyuq geliy haroratida paydo boʻladigan baʼzi muammolarning oldini olishga yordam beradi, masalan, kriyojenik liniyalarni toʻsib qoʻyishi va kutilmagan va potentsial xavfli bosimning oshishiga olib kelishi mumkin boʻlgan muzlatilgan havo tiqinlarining paydo boʻlishi. Oʻshandan beri koʻplab boshqa kuprat oʻtkazgichlari kashf qilindi va bu materiallardagi oʻta oʻtkazuvchanlik nazariyasi nazariy kondensatsiyalangan moddalar fizikasining eng muhim muammolaridan biridir . Hozirda ikkita asosiy gipoteza mavjud — rezonansli-valentlik bogʻlanish nazariyasi va tadqiqot hamjamiyatida eng koʻp qoʻllab-quvvatlanadigan spin tebranishi. Ikkinchi gipoteza yuqori haroratli oʻta oʻtkazgichlarda elektron juftlashuviga paramagnonlar deb nomlanuvchi qisqa masofali spin toʻlqinlari vositachilik qilishini taklif qildi . [ "shubhali — muhokama" ] 2008 yilda gologramma ikkilik yoki AdS/CFT yozishmalar nazariyasidan foydalanadigan gologramma superoʻtkazuvchanlik Gubser, Hartnoll, Herzog va Horowitz tomonidan maʼlum materiallarda yuqori haroratli superoʻtkazuvchanlikning mumkin boʻlgan izohi sifatida taklif qilingan. Taxminan 1993 yildan beri maʼlum boʻlgan eng yuqori haroratli superoʻtkazgich simob, bariy, kaltsiy, mis va kisloroddan (HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8 + d) tashkil topgan keramik material edi, "T" c = 133-138 K. [ 2008 yil fevral oyida yuqori haroratli superoʻtkazgichlarning temir asosidagi oilasi topildi. Tokio texnologiya instituti xodimi Hideo Xosono va uning hamkasblari 26 "K" dan past oʻta oʻtkazuvchi oksipniktid boʻlgan lantan kislorodli ftorli temir arsenidini (LaO 1−x F x FeAs) topdilar. Samarium bilan F "x" FeAs 55 K da ishlaydigan superoʻtkazgichlarga olib keladi 2014 va 2015 yillarda vodorod sulfidi (H 2S) oʻta yuqori bosimlarda (taxminan 150 gigapaskal) avval bashorat qilingan va keyin oʻtish harorati 80 K boʻlgan yuqori haroratli superoʻtkazgich ekanligi tasdiqlangan. Bundan tashqari, 2019 yilda lantan aniqlangan. gidrid (LaH 10) 170 gigapaskal bosim ostida 250 K da oʻta oʻtkazgichga aylanadi. 2018-yilda Massachusets texnologiya instituti fizika bo‘limining tadqiqot guruhi sovutish va kichik elektr zaryadini qo‘llash orqali bir qatlam taxminan 1,1 daraja burchak ostida burilgan ikki qavatli grafenda o‘ta o‘tkazuvchanlikni aniqladi . Tajribalar yuqori haroratli muhitda oʻtkazilmagan boʻlsa ham, natijalar klassik, ammo yuqori haroratli superoʻtkazgichlar bilan kamroq bogʻliq, chunki begona atomlarni kiritish kerak emas. Oʻta oʻtkazuvchanlik effekti elektronlarning grafen qatlamlari orasidagi girdobga aylanishi natijasida yuzaga kelgan .". Ular bitta zarracha rolini oʻynaydi va grafen qatlamlari boʻylab juftlashishi mumkin, bu esa oʻta oʻtkazuvchanlik uchun zarur boʻlgan asosiy shartlarga olib keladi. 2020 yilda "Nature" jurnalida 270 gigapaskal bosim ostida vodorod, uglerod va oltingugurtdan tayyorlangan xona haroratidagi oʻta oʻtkazgich (kritik harorat 288 K) tasvirlangan . Biroq 2022-yilda maqola muharrirlar tomonidan qaytarib olindi, chunki fonni olib tashlash protseduralarining haqiqiyligi shubha ostiga qoʻyilgan edi. Toʻqqiz muallifning barchasi xom maʼlumotlar maqolaning asosiy daʼvolarini qatʼiy qoʻllab-quvvatlashini taʼkidlaydi. Ilovalar [ manbani tahrirlash ]. Asosiy maqola: Superoʻtkazuvchanlikning texnologik qoʻllanishi 0:10 YBCO ning oʻta oʻtkazuvchan levitatsiyasi videosi Superoʻtkazuvchi magnitlar maʼlum boʻlgan eng kuchli elektromagnitlardan biridir . Ular MRI / NMR mashinalarida, massa spektrometrlarida, zarracha tezlatgichlarida ishlatiladigan nurli boshqaruv magnitlarida va baʼzi tokamaklarda plazmani cheklovchi magnitlarda qoʻllanadi . Ular, shuningdek, pigment sanoatida boʻlgani kabi, zaif magnit zarralar kamroq yoki magnit boʻlmagan zarrachalar fonidan olinadigan magnit ajratish uchun ham qoʻllanishi mumkin . Ular, shuningdek, yuqori elektr toklari tomonidan qoʻyilgan cheklovlarni engib oʻtish uchun yirik shamol turbinalarida ishlatilishi mumkin, sanoat darajasi 3,6 megavattli oʻta oʻtkazuvchan shamol tegirmoni generatori Daniyada muvaffaqiyatli sinovdan oʻtkazildi. 1950 va 1960 yillarda superoʻtkazgichlar kriotron kalitlari yordamida eksperimental raqamli kompyuterlarni qurish uchun ishlatilgan . Yaqinda oʻta oʻtkazgichlar tezkor yagona oqimli kvant texnologiyasi va mobil telefon tayanch stansiyalari uchun radio chastotasi va mikrotoʻlqinli filtrlarga asoslangan raqamli sxemalar yaratish uchun foydalanilgan . Superoʻtkazgichlar eng sezgir magnitometrlar boʻlgan SQUIDlarning (oʻta oʻtkazuvchan kvant shovqin qurilmalari) qurilish bloklari boʻlgan Josephson birikmalarini qurish uchun ishlatiladi . SQUID’lar SQUID mikroskoplarini va magnetoensefalografiyani skanerlashda ishlatiladi . SI voltini amalga oshirish uchun Josephson seriyali qurilmalar ishlatiladi . Superoʻtkazuvchi foton detektorlari turli xil qurilmalar konfiguratsiyasida amalga oshirilishi mumkin. Muayyan ish rejimiga qarab, oʻta oʻtkazgich-izolyator-super oʻtkazgich Jozefson birikmasi foton detektori yoki mikser sifatida ishlatilishi mumkin. . Oddiy holatdan superoʻtkazuvchi holatga oʻtishda katta qarshilik oʻzgarishi kriogen mikrokalorimetrli foton detektorlarida termometrlarni qurish uchun ishlatiladi . Xuddi shu effekt oʻta oʻtkazuvchan materiallardan tayyorlangan ultra sezgir bolometrlarda qoʻllanadi . Superoʻtkazuvchi nanosimli bitta fotonli detektorlar yuqori tezlikda, past shovqinli bitta fotonni aniqlashni taklif qiladi va ilgʻor fotonlarni hisoblash dasturlarida keng qoʻllanadi . Yuqori haroratli oʻta oʻtkazuvchanlikka asoslangan qurilmalarning nisbiy samaradorligi, hajmi va vazni afzalliklari qoʻshimcha xarajatlardan ustun boʻlgan boshqa erta bozorlar paydo boʻladi . Misol uchun, shamol turbinalarida superoʻtkazuvchi generatorlarning kamroq ogʻirligi va hajmi qurilish va minora xarajatlarini tejashga olib kelishi mumkin, bu esa generator uchun yuqori xarajatlarni qoplash va elektr energiyasining umumiy tenglashtirilgan narxini (LCOE) kamaytirishga yordam beradi. Kelajakdagi istiqbolli ilovalar qatoriga yuqori samarali aqlli tarmoq, elektr energiyasini uzatish, transformatorlar, quvvat saqlash qurilmalari, ixcham termoyadroviy quvvat qurilmalari, elektr motorlar (masalan, vaktrenlar yoki maglev poyezdlarida bo‘lgani kabi avtomobil harakatlanishi uchun), magnit levitatsiya moslamalari, nosozliklar oqimini cheklovchi qurilmalar kiradi. oʻta oʻtkazuvchan materiallarga ega spintronik qurilmalar, va oʻta oʻtkazuvchan magnit sovutgich . Biroq, superoʻtkazuvchanlik harakatlanuvchi magnit maydonlarga sezgir, shuning uchun oʻzgaruvchan tokni ishlatadigan ilovalar(masalan, transformatorlarni) ishlab chiqish toʻgʻridan-toʻgʻri oqimga tayanadiganlarga qaraganda qiyinroq boʻladi . Anʼanaviy elektr uzatish liniyalari bilan solishtirganda, superoʻtkazuvchi elektr uzatish liniyalari samaraliroq va makonning faqat bir qismini talab qiladi, bu nafaqat yaxshi ekologik koʻrsatkichlarga olib keladi, balki elektr tarmogʻini kengaytirish uchun jamoatchilikni qabul qilishni ham yaxshilaydi. Yana bir jozibador sanoat jihati past kuchlanishlarda yuqori quvvatni uzatish qobiliyatidir. Sovutish tizimlarining samaradorligini oshirish va suyuq azot kabi arzon sovutgichlardan foydalanish oʻta oʻtkazuvchanlik uchun zarur boʻlgan sovutish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytirdi. Shuningdek qarang [ manbani tahrirlash ]. Adabiyotlar Combescot, Roland (2022). Supero'tkazuvchanlik . Kembrij universiteti matbuoti. 1–2-betlar. ISBN 9781108428415. Fossheim, Kristian; Sudboe, Asle (2005). Supero'tkazuvchanlik: fizika va ilovalar . Jon Uayli va o'g'illari. p. 7. ISBN 9780470026434. Jon Bardin; Leon Kuper; JR Shriffer (1957 yil 1 dekabr). Supero'tkazuvchanlik nazariyasi . Jismoniy ko'rib chiqish . jild. 108. p. 1175. Bibkod : 1957PhRv..108.1175B . doi : 10.Olingan 6-iyun, 2014-yil .Nikolaĭ Nikolaevich Bogoliubov (1963) da qayta nashr etilgan. Supero'tkazuvchanlik nazariyasi, jild. 4 , CRC Press, ISBN 0677000804 , p. 73 Jon Daintith (2009). Fizika lug'ati bo'yicha faktlar (4-nashr). Infobase nashriyoti. p. 238. ISBN 978-1-4381-0949-7. Jon C. Gallop (1990). SQUIDS, Jozefson effektlari va superoʻtkazuvchi elektronika . CRC tugmasini bosing . 1, 20-betlar . ISBN 978-0-7503-0051-3. Durrant, Alan (2000). Moddaning kvant fizikasi . CRC matbuot. 102–103-betlar. ISBN 978-0-7503-0721-5. J. G. Bednorz va KA Myuller (1986). „ Ba-La-Cu-O tizimida mumkin boʻlgan yuqori T c superoʻtkazuvchanligi“. Z. fizika. B . 64 (1): 189-193. Bibkod : 1986ZPhyB..64..189B . doi : 10.1007/BF01303701 . S2CID 118314311 . „Oʻta oʻtkazuvchanlik | CERN“ . home.cern . Olingan 29-10-2020 . Ortaker, Anjelina. "O'ta o'tkazuvchanlik" (PDF) . Grats texnika universiteti . „1,5 turdagi superoʻtkazgich oʻz chiziqlarini koʻrsatadi“ . Fizika dunyosi . 2009-02-17 . Olingan 29-10-2020 .