உலோகங்களின் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி, ஹெய்க் கேமர்லிங்-ஒன்னஸின் கண்டுபிடிப்பு

சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி என்ற நிகழ்வை முதலில் கண்டது ஹெய்க் கேமர்லிங் ஒன்ஸ் - டச்சு இயற்பியலாளர் மற்றும் வேதியியலாளர். இந்த நிகழ்வு கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஆண்டு 1911 ஆகும். ஏற்கனவே 1913 இல், விஞ்ஞானி தனது ஆராய்ச்சிக்காக இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசைப் பெறுவார்.

மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் பாதரசத்தின் மின் எதிர்ப்பைப் பற்றிய ஆய்வை மேற்கொண்ட அவர், அசுத்தங்களிலிருந்து சுத்தம் செய்யப்பட்டால், மின்னோட்டத்திற்கு ஒரு பொருளின் எதிர்ப்பு எந்த அளவிற்கு குறையும் என்பதை தீர்மானிக்க விரும்பினார், மேலும் முடிந்தவரை குறைக்க விரும்பினார். அழைக்கப்பட்டது. » வெப்ப சத்தம் «, அதாவது, இந்த பொருட்களின் வெப்பநிலையை குறைக்க. முடிவுகள் எதிர்பாராததாகவும் வியப்பூட்டுவதாகவும் இருந்தன. 4.15 K க்கும் குறைவான வெப்பநிலையில், பாதரசத்தின் எதிர்ப்பு திடீரென முற்றிலும் மறைந்து விட்டது!

Onnes கவனித்தவற்றின் வரைபடம் கீழே உள்ளது.

அந்த நாட்களில், அறிவியலுக்கு குறைந்தபட்சம் ஏற்கனவே தெரியும் உலோகங்களில் மின்னோட்டம் என்பது எலக்ட்ரான்களின் ஓட்டம், அவை அவற்றின் அணுக்களிலிருந்து பிரிக்கப்பட்டு, சார்ஜ் செய்யப்பட்ட வாயுவைப் போல, மின்சார புலத்தால் எடுத்துச் செல்லப்படுகின்றன.காற்று அதிக அழுத்தம் உள்ள பகுதியிலிருந்து குறைந்த அழுத்தம் உள்ள பகுதிக்கு நகரும் போது அது காற்றைப் போன்றது. இப்போதுதான், மின்னோட்டத்தின் விஷயத்தில், காற்றிற்குப் பதிலாக, இலவச எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன, மேலும் கம்பியின் முனைகளுக்கு இடையிலான சாத்தியமான வேறுபாடு காற்று உதாரணத்திற்கான அழுத்த வேறுபாட்டிற்கு ஒத்ததாக இருக்கிறது.

மின்கடத்தாக்களில், இது சாத்தியமற்றது, ஏனென்றால் எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் அணுக்களுடன் இறுக்கமாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவற்றை அவற்றின் இடங்களிலிருந்து கிழிப்பது மிகவும் கடினம். உலோகங்களில் மின்னோட்டத்தை உருவாக்கும் எலக்ட்ரான்கள் ஒப்பீட்டளவில் சுதந்திரமாக நகர்ந்தாலும், அவை அவ்வப்போது அதிர்வுறும் அணுக்கள் வடிவில் தடைகளுடன் மோதுகின்றன மற்றும் ஒரு வகையான உராய்வு ஏற்படுகிறது மின் எதிர்ப்பு.

ஆனால் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் அது தன்னை வெளிப்படுத்தத் தொடங்குகிறது சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி, உராய்வு விளைவு சில காரணங்களால் மறைந்துவிடும், கடத்தியின் எதிர்ப்பு பூஜ்ஜியத்திற்கு குறைகிறது, அதாவது எலக்ட்ரான்கள் முற்றிலும் சுதந்திரமாக, தடையின்றி நகரும். ஆனால் இது எப்படி சாத்தியம்?

இந்தக் கேள்விக்கான பதிலைக் கண்டுபிடிக்க, இயற்பியலாளர்கள் பல தசாப்தங்களாக ஆராய்ச்சி செய்து வருகின்றனர். இன்றும் கூட, சாதாரண கம்பிகள் "சாதாரண" கம்பிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன பூஜ்ஜிய எதிர்ப்பு நிலையில் உள்ள கடத்திகள் "சூப்பர் கண்டக்டர்கள்" என்று அழைக்கப்படுகின்றன..

சாதாரண கடத்திகள் வெப்பநிலை குறைவதால் தங்கள் எதிர்ப்பைக் குறைத்தாலும், பல கெல்வின் வெப்பநிலையில் கூட தாமிரம் ஒரு சூப்பர் கண்டக்டராக மாறாது, பாதரசம், ஈயம் மற்றும் அலுமினியம் போன்றவை, அவற்றின் எதிர்ப்பு குறைந்தது நூறு டிரில்லியன் ஆக மாறும் என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். அதே நிலைமைகளின் கீழ் தாமிரத்தை விட மடங்கு குறைவு.

மின்னோட்டத்தின் போது பாதரசத்தின் எதிர்ப்பு சரியாக பூஜ்ஜியமாக மாறியது என்று ஆதாரமற்ற கூற்றுக்களை Onnes செய்யவில்லை என்பது கவனிக்கத்தக்கது, மேலும் அந்தக் காலத்தின் கருவிகளைக் கொண்டு அதை அளவிட முடியாத அளவுக்கு குறையவில்லை.

திரவ ஹீலியத்தில் மூழ்கியிருக்கும் சூப்பர் கண்டக்டிங் சுருளில் உள்ள மின்னோட்டம் ஜீனி ஆவியாகும் வரை முழுவதும் சுற்றிக் கொண்டிருக்கும் ஒரு பரிசோதனையை அவர் அமைத்தார். சுருளின் காந்தப்புலத்தைப் பின்தொடர்ந்த திசைகாட்டி ஊசி சிறிதும் விலகவில்லை! 1950 ஆம் ஆண்டில், இந்த வகையான மிகவும் துல்லியமான சோதனை ஒன்றரை வருடங்கள் நீடிக்கும், இவ்வளவு நீண்ட காலம் இருந்தபோதிலும், மின்னோட்டம் எந்த வகையிலும் குறையாது.

ஆரம்பத்தில், ஒரு உலோகத்தின் மின் எதிர்ப்பானது வெப்பநிலையை கணிசமாக சார்ந்துள்ளது என்று அறியப்படுகிறது, நீங்கள் தாமிரத்திற்கான அத்தகைய வரைபடத்தை உருவாக்கலாம்.

அதிக வெப்பநிலை, அணுக்கள் அதிர்வுறும்.அணுக்கள் அதிர்வுறும் போது, ​​மின்னோட்டத்தை உருவாக்கும் எலக்ட்ரான்களின் பாதையில் அவை மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க தடையாக மாறும். உலோகத்தின் வெப்பநிலை குறைந்தால், அதன் எதிர்ப்பு குறைந்து ஒரு குறிப்பிட்ட எஞ்சிய எதிர்ப்பை அணுகும் R0. இந்த எஞ்சிய எதிர்ப்பு, அது மாறியது போல், மாதிரியின் கலவை மற்றும் "முழுமை" ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது.

உண்மை என்னவென்றால், உலோகத்தால் செய்யப்பட்ட எந்த மாதிரியிலும் குறைபாடுகள் மற்றும் அசுத்தங்கள் காணப்படுகின்றன. 1911 ஆம் ஆண்டு எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக இந்த சார்பு ஆர்வமுள்ளவர்கள், ஆரம்பத்தில் அவர் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டிக்காக பாடுபடவில்லை, ஆனால் கடத்தியின் எஞ்சிய எதிர்ப்பைக் குறைக்க முடிந்தவரை அத்தகைய அதிர்வெண்ணை அடைய விரும்பினார்.

அந்த ஆண்டுகளில், பாதரசத்தை சுத்திகரிக்க எளிதானது, எனவே பிளாட்டினம், தங்கம் மற்றும் தாமிரம் ஆகியவை சாதாரண வெப்பநிலையில் பாதரசத்தை விட சிறந்த கடத்திகள் என்ற போதிலும், அவற்றை சுத்தப்படுத்துவது மிகவும் கடினம்.

வெப்பநிலை குறையும்போது, ​​வெப்பநிலை ஒரு குறிப்பிட்ட முக்கியமான நிலையை அடையும் போது ஒரு குறிப்பிட்ட தருணத்தில் சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலை திடீரென நிகழ்கிறது. இந்த வெப்பநிலை சிக்கலானது என்று அழைக்கப்படுகிறது, வெப்பநிலை இன்னும் குறையும் போது, ​​எதிர்ப்பு பூஜ்ஜியத்திற்கு கூர்மையாக குறைகிறது.

தூய்மையான மாதிரி, கூர்மையான வீழ்ச்சி, மற்றும் தூய்மையான மாதிரிகளில் இந்த துளி ஒரு டிகிரியின் நூறில் ஒரு பங்கிற்கும் குறைவான இடைவெளியில் நிகழ்கிறது, ஆனால் மாதிரி மாசுபட்டது, நீண்ட வீழ்ச்சி மற்றும் பத்து டிகிரிகளை அடைகிறது, இது குறிப்பாக கவனிக்கத்தக்கது உயர் வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டர்கள்.

மாதிரியின் முக்கியமான வெப்பநிலை கூர்மையான வீழ்ச்சி இடைவெளியின் நடுவில் அளவிடப்படுகிறது மற்றும் ஒவ்வொரு பொருளுக்கும் தனிப்பட்டது: பாதரசத்திற்கு 4.15K, நியோபியத்திற்கு 9.2K, அலுமினியத்திற்கு, 1.18K, முதலியன. உலோகக்கலவைகள் ஒரு தனி கதை, அவற்றின் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி பின்னர் Onnes என்பவரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது: தங்கத்துடன் கூடிய பாதரசம் மற்றும் தகரத்துடன் கூடிய பாதரசம் ஆகியவை அவர் கண்டுபிடித்த முதல் சூப்பர் கண்டக்டிங் உலோகக் கலவைகள் ஆகும்.

மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, விஞ்ஞானி திரவ ஹீலியம் மூலம் குளிர்ச்சியை நிகழ்த்தினார். மூலம், ஓன்ஸ் தனது சொந்த முறையின்படி திரவ ஹீலியத்தைப் பெற்றார், தனது சொந்த சிறப்பு ஆய்வகத்தில் உருவாக்கப்பட்டது, சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி நிகழ்வு கண்டுபிடிக்கப்படுவதற்கு மூன்று ஆண்டுகளுக்கு முன்பு நிறுவப்பட்டது.

சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டியின் இயற்பியலைப் பற்றி கொஞ்சம் புரிந்து கொள்ள, இது மாதிரியின் முக்கியமான வெப்பநிலையில் நிகழ்கிறது, இதனால் எதிர்ப்பு பூஜ்ஜியத்திற்கு குறைகிறது, அதைக் குறிப்பிட வேண்டும். கட்ட மாற்றம்… சாதாரண நிலை, உலோகம் சாதாரண மின் எதிர்ப்பைக் கொண்டிருக்கும் போது, ​​சாதாரண கட்டமாகும். சூப்பர் கண்டக்டிங் கட்டம் - உலோகம் பூஜ்ஜிய எதிர்ப்பைக் கொண்டிருக்கும் நிலை இதுவாகும். இந்த கட்ட மாற்றம் தீவிர வெப்பநிலைக்குப் பிறகு உடனடியாக நிகழ்கிறது.

கட்ட மாற்றம் ஏன் ஏற்படுகிறது? ஆரம்ப "சாதாரண" நிலையில், எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் அணுக்களில் வசதியாக இருக்கும், மேலும் இந்த நிலையில் ஒரு கம்பி வழியாக மின்னோட்டம் பாயும் போது, ​​மூலத்தின் ஆற்றல் சில எலக்ட்ரான்களை அவற்றின் அணுக்களை விட்டு வெளியேறி மின்சார புலத்தின் வழியாக நகரத் தொடங்கும். அவர்களின் பாதைகளில் ஒளிரும் தடைகளை சந்தித்தாலும்.

முக்கிய வெப்பநிலைக்குக் குறைவான வெப்பநிலையில் கம்பி குளிர்ந்து, அதே நேரத்தில் அதன் வழியாக ஒரு மின்னோட்டம் நிறுவப்படும் போது, ​​எலக்ட்ரான்கள் (ஆற்றல் சாதகமான, ஆற்றல் மலிவானது) இந்த மின்னோட்டத்தில் இருப்பது மற்றும் அசல் நிலைக்குத் திரும்புவதற்கு மிகவும் வசதியாகிறது. "சாதாரண" நிலை, இந்த விஷயத்தில் எங்கிருந்தோ கூடுதல் ஆற்றலைப் பெறுவது அவசியம், ஆனால் அது எங்கிருந்தும் வராது. எனவே, சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலை மிகவும் நிலையானது, அதை மீண்டும் சூடாக்காத வரை பொருள் அதை விட்டு வெளியேற முடியாது.

மேலும் பார்க்க:மெய்ஸ்னர் விளைவு மற்றும் அதன் பயன்பாடு