څه که ... موږ د لوړې تودوخې سوپر کنډکټرونه ترلاسه کړو؟ د امیدونو تړل
بې زیانه لیږدونې لینونه، د ټیټ تودوخې بریښنایی انجینرۍ، سوپر الکترومقناطیس، په نهایت کې په تودوخې ریکټورونو کې د ملیونونو درجو پلازما په نرمۍ سره فشاروي، یو خاموش او چټک میګلیو ریل. موږ د سوپر کنډکټرونو لپاره ډیرې هیلې لرو ...
سوپرکندقوبیت د صفر برقی مقاومت مادي حالت بلل کیږي. دا په ځینو موادو کې په خورا ټیټ حرارت کې ترلاسه کیږي. هغه دا کوانټم پدیده کشف کړه کامرلینګ اونس (1) په پارا کې، په 1911 کې. کلاسیک فزیک د دې تشریح کولو کې پاتې راغلی. د صفر مقاومت سربیره، د سوپر کنډکټرونو بله مهمه ځانګړتیا ده مقناطیسي ساحه له خپل حجم څخه لرې کړئد میسنر تاثیر په نوم یادیږي (د ډول I سوپر کنډکټرونو کې) یا د مقناطیسي ساحې تمرکز په "ورټیکس" کې (د II سوپر کنډکټرونو کې).
ډیری سوپر کنډکټرونه یوازې په تودوخې کې کار کوي چې مطلق صفر ته نږدې وي. دا د 0 کیلوین (-273,15 °C) راپور شوی. د اتومونو حرکت په دې تودوخه کې دا تقریبا شتون نلري. دا د سوپر کنډکټرونو کلیدي ده. په نورمال ډول بریښنایی په کنډکټر کې حرکت د نورو خوځنده اتومونو سره ټکر کوي، چې لامل کیږي د انرژي ضایع کول او مقاومت. په هرصورت، موږ پوهیږو چې د لوړې تودوخې په وخت کې د سوپر کنډکتیا ممکنه ده. په تدریج سره، موږ هغه مواد کشف کوو چې دا اغیز په ټیټ منفي سیلسیس کې ښیې، او په دې وروستیو کې حتی په پلس کې. په هرصورت، دا بیا معمولا د خورا لوړ فشار غوښتنلیک سره تړاو لري. ترټولو لوی خوب دا دی چې دا ټیکنالوژي د خونې په حرارت کې پرته له لوی فشار څخه رامینځته کړي.
د superconductivity حالت د ظهور لپاره فزیکي اساس دی د کارګو غصب کونکو جوړه جوړه - په نامه کوپر. دا ډول جوړه د ورته انرژی سره د دوه الکترونونو د اتحاد په پایله کې رامینځته کیدی شي. فرمي انرژي, i.e. تر ټولو کوچنۍ انرژي چې له مخې به یې د فیرمینیک سیسټم انرژي د یو بل عنصر اضافه کولو وروسته وده ومومي، حتی کله چې د متقابل عمل انرژي خورا لږه وي. دا د موادو بریښنایی ملکیتونه بدلوي، ځکه چې واحد کیریرونه فرمیونونه دي او جوړه بوسونونه دي.
همکاري وکړي له همدې امله، دا د دوو فرمیونونو سیسټم دی (د بیلګې په توګه، الکترونونه) د کریسټال جال د کمپنونو له لارې یو له بل سره اړیکه لري، چې فونون نومیږي. پدیده بیان شوې ده لیونا همکاري کوي په 1956 کې او د ټیټ تودوخې سوپر کنډکټیوټي BCS تیوري برخه ده. هغه فرمیونونه چې د کوپر جوړه جوړوي نیم سپنونه لري (کوم چې په مخالف لوري کې لیږدول کیږي)، مګر د سیسټم پایله یې ډکه ده، دا د کوپر جوړه یو بوسون دی.
په ټاکلې تودوخه کې سوپر کنډکټر ځینې عناصر دي، د بیلګې په توګه، کیډیم، ټین، المونیم، ایریډیم، پلاټینیم، نور یوازې د خورا لوړ فشار په حالت کې د سوپر کنډکټریت حالت ته تیریږي (د بیلګې په توګه، اکسیجن، فاسفورس، سلفر، جرمینیم، لیتیم) یا د پتلو پرتونو بڼه (ټونګسټن، بیریلیم، کرومیم)، او ځینې یې ممکن لا تر اوسه سپر کنډکټر نه وي، لکه سپین زر، مس، طلا، عالي ګازونه، هایدروجن، که څه هم سره زر، سپین زر او مس د خونې د تودوخې ترټولو غوره چلونکي دي.
"لوړ حرارت" لاهم خورا ټیټ حرارت ته اړتیا لري
په 1964 کال کې ویلیم اې کوچنی په کې د لوړې تودوخې د سپر کنډکټیوټی شتون احتمال وړاندیز کړی عضوي پولیمر. دا وړاندیز د BCS تیوري کې د فونون منځګړیتوب سره مخالف د اکسیټون - منځګړیتوب الیکټران جوړونې پراساس دی. د "د لوړې تودوخې سوپر کنډکټر" اصطلاح د پیرووسکایټ ساختماني سیرامیکونو نوې کورنۍ تشریح کولو لپاره کارول شوې چې د جوهانس جی بیډنورز او C.A لخوا کشف شوي. مولر په 1986 کې، د کوم لپاره چې دوی د نوبل جایزه ترلاسه کړه. دا نوي سیرامیک سپر کنډکټرونه (2) د مسو او اکسیجن څخه جوړ شوي چې د نورو عناصرو لکه لینتانوم، بیریم او بسموت سره مخلوط شوي.
2. د سیرامیک پلیټ په ځواکمن مقناطیس باندې ځړول
زموږ له نظره، د "لوړ حرارت" superconductivity لا تر اوسه خورا ټیټه وه. د نورمال فشار لپاره، حد -140 ° C و، او حتی دا ډول سوپر کنډکټرونه "لوړ حرارت" بلل کیږي. د هایدروجن سلفایډ لپاره د -70 ° C د سوپر کنډکټیویټي تودوخې خورا لوړ فشار ته رسیدلی. په هرصورت، د لوړې تودوخې سپر کنډکټرونه د یخولو لپاره نسبتا ارزانه مایع نایټروجن ته اړتیا لري، نه د مایع هیلیم په پرتله، کوم چې اړین دی.
له بلې خوا، دا اکثرا مات سیرامیک دی، په بریښنایی سیسټمونو کې د کارولو لپاره خورا عملي ندي.
ساینس پوهان لاهم پدې باور دي چې د موندلو لپاره غوره انتخاب شتون لري، یو په زړه پورې نوی مواد چې معیارونه پوره کوي لکه د خونې په حرارت درجه کې superconductivityارزانه او د کارولو لپاره عملي. ځینې څیړنو په مسو تمرکز کړی، یو پیچلی کرسټال چې د مسو او اکسیجن اتومونو پرتونه لري. څیړنه د ځینو غیر معمولي مګر ساینسي پلوه ناڅرګنده راپورونو باندې دوام لري چې په اوبو کې لندبل شوي ګرافیت کولی شي د خونې په حرارت کې د سوپر کنډکټر په توګه عمل وکړي.
وروستي کلونه په لوړه تودوخه کې د سپر کنډکټیوټي په ډګر کې د "انقلابونو"، "پرمختګونو" او "نوي فصلونو" ریښتیني جریان وو. د 2020 په اکتوبر کې، د خونې د حرارت درجه (په 15 درجې سانتي ګراد کې) کې د سپر کنډکټیوټ راپور ورکړل شو کاربن ډیسلفایډ هایډرایډ (3)، په هرصورت، په ډیر لوړ فشار کې (267 GPa) د شنه لیزر لخوا تولید شوی. هولي ګریل، کوم چې به نسبتا ارزانه مواد وي چې د خونې د تودوخې او نورمال فشار کې به سپر کنډکټي وي، لا تر اوسه ندي موندل شوي.
3. د کاربن پر بنسټ مواد په 15 درجې سانتي ګراد کې سپر کنډکټي.
د مقناطیسي عمر سهار
د لوړې تودوخې سوپر کنډکټرونو احتمالي غوښتنلیکونو شمیرل د بریښنایی او کمپیوټرونو ، منطقي وسیلو ، حافظې عناصرو ، سویچونو او اتصالاتو ، جنراتورونو ، امپلیفیرونو ، ذرات سرعت کونکو سره پیل کیدی شي. په لیست کې بل: د مقناطیسي ساحو اندازه کولو لپاره خورا حساس وسیلې، ولتاژ یا کرنټ، مقناطیس د MRI طبي وسایلد مقناطیسي انرژی د ذخیره کولو وسایل، د بلیټ ټرینونه، انجنونه، جنراتورونه، ټرانسفارمرونه او د بریښنا لینونه. د دې خوبونو سوپر کنډکټینګ وسیلو اصلي ګټې به د ټیټ بریښنا تحلیل ، لوړ سرعت عملیات او وي ډیر حساسیت.
د سپر کنډکټرونو لپاره. یو دلیل دی چې ولې د بریښنا فابریکې ډیری وخت د مصروف ښارونو سره نږدې جوړیږي. حتی 30 سلنه. د دوی لخوا رامینځته شوی بریښنایی انرژي دا کیدای شي د لیږد په لینونو کې ورک شي. دا د بریښنایی وسایلو سره یوه عامه ستونزه ده. ډیری انرژي تودوخې ته ځي. له همدې امله، د کمپیوټر سطحه یوه مهمه برخه د یخولو برخو ته وقف شوې چې د سرکیټونو لخوا تولید شوي تودوخې له مینځه وړلو کې مرسته کوي.
سوپر کنډکټر د تودوخې لپاره د انرژي ضایع کیدو ستونزه حل کوي. د تجربو د یوې برخې په توګه، ساینس پوهان، د بیلګې په توګه، د ژوند ګټلو اداره کوي د سپر کنډکټینګ حلقې دننه بریښنایی جریان په دوو کلونو کې او دا د اضافي انرژي پرته ده.
د جریان د بندیدو یوازینی دلیل دا و چې مایع هیلیم ته لاسرسی نه درلود ، نه دا چې جریان نشي کولی جریان ته دوام ورکړي. زموږ تجربې موږ ته دا باور راکوي چې په سوپر کنډکټینګ موادو کې جریان کولی شي د سلګونو زرو کلونو لپاره جریان ولري ، که نور نه وي. په سوپر کنډکټرونو کې بریښنایی جریان د تل لپاره جریان کولی شي ، وړیا انرژي لیږدوي.
в هیڅ مقاومت نشته یو لوی جریان کولی شي د سپر کنډکټینګ تار له لارې تیر شي، چې په پایله کې د نه منلو وړ بریښنا مقناطیسي ساحې تولیدوي. دوی د میګلیو ریلونو (4) د حرکت کولو لپاره کارول کیدی شي ، کوم چې دمخه تر 600 کیلومتره فی ساعت پورې سرعت ته رسیدلی شي او پر اساس دي superconducting مقناطیس. یا یې د بریښنا په فابریکو کې وکاروئ، د دودیزو میتودونو ځای په ځای کړئ چې توربینونه په مقناطیسي ساحو کې د بریښنا تولید لپاره حرکت کوي. ځواکمن سوپر کنډکټینګ مقناطیس کولی شي د فیوژن عکس العمل کنټرول کې مرسته وکړي. یو سوپر کنډکټینګ تار کولی شي د بیټرۍ پرځای د انرژي ذخیره کولو مثالي وسیلې په توګه عمل وکړي ، او په سیسټم کې احتمال به د زرو او ملیون کلونو لپاره خوندي شي.
په کوانټم کمپیوټرونو کې، تاسو کولی شئ په سوپر کنډکټر کې د ساعت په لور یا د ساعت په مقابل کې حرکت وکړئ. د کښتۍ او موټر انجنونه به د نن ورځې په پرتله لس چنده کوچني وي، او ګران طبي تشخیصي MRI ماشینونه به ستاسو د لاس په لاس کې وي. د نړۍ په پراخو دښتو کې د فارمونو څخه راټول شوي، د لمر انرژي پرته له کوم زیان پرته ذخیره او لیږدول کیدی شي.
4. جاپاني میګلیو ریل ګاډی
د فزیک پوه او مشهور ساینس پوه په وینا، کاکوټیکنالوژي لکه سوپر کنډکټر به یو نوی دور پیل کړي. که موږ لاهم د بریښنا په دوره کې ژوند کاوه، د خونې په حرارت کې سپر کنډکټرونه به د مقناطیسیزم دوره راوړي.
