Что такое сверхпроводимость?

Сверхпроводимость — это явление, при котором материал при охлаждении ниже определённой критической температуры теряет электрическое сопротивление и становится идеальным проводником. Это означает, что электрический ток в таком материале может течь без потерь энергии, что делает его уникальным с точки зрения возможных технических применений.

Одним из ключевых эффектов сверхпроводимости является эффект Мейсснера, который заключается в том, что сверхпроводник полностью выталкивает из себя магнитное поле. Именно благодаря этому явлению возможна левитация магнитов над сверхпроводниками, что находит применение, например, в разработке магнитных поездов.

Все сверхпроводники делятся на два типа. Первый тип — это материалы, которые полностью вытесняют магнитное поле до некоторого предела, а затем теряют сверхпроводимость. К ним относятся чистые металлы, такие как ртуть или свинец. Второй тип — это материалы, которые позволяют магнитному полю проникать внутрь в виде вихрей, оставаясь при этом сверхпроводниками. К ним относятся различные сплавы и соединения, например, ниобий-олово.

Кроме того, существует особый класс высокотемпературных сверхпроводников, которые сохраняют свои свойства при относительно высоких температурах, вплоть до -196 °C. Это значительно выше, чем у традиционных сверхпроводников, которые требуют охлаждения до температуры жидкого гелия (-269 °C).

Сверхпроводимость широко применяется в различных областях науки и техники. Одним из наиболее известных примеров является магнитно-резонансная томография (МРТ), где сверхпроводящие магниты создают мощные магнитные поля для визуализации внутренних органов человека.

В энергетике сверхпроводящие кабели позволяют передавать электричество без потерь, а в вычислительной технике сверхпроводящие квантовые схемы находят применение в квантовых компьютерах. Также сверхпроводящие материалы используются в датчиках магнитных полей, таких как SQUID, которые обладают высокой чувствительностью и применяются в геофизике и медицине.