Hiện tượng siêu dẫn

Siêu dẫn là hiệu ứng vật lý xảy ra đối với một số vật liệu ở nhiệt độ đủ thấp và từ trường đủ nhỏ, đặc trưng bởi điện trở bằng 0 dẫn đến sự suy giảm nội từ trường (hiệu ứng Meissner).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hiện tượng siêu dẫn Hiện tượng siêu dẫn Siêu dẫn là hiệu ứng vật lý xảy ra đối với một số vật liệu ở nhiệt độ đủthấp và từ trường đủ nhỏ, đặc trưng bởi điện trở bằng 0 dẫn đến sự suy giảmnội từ trường (hiệu ứng Meissner). Siêu dẫn là một hiện tượng lượng tử.Trạng thái vật chất này không nên nhầm với mô hình lý tưởng dẫn điện hoànhảo trong vật lý cổ điển, ví dụ từ thủy động lực học Trong chất siêu dẫn thông thường, sự siêu dẫn được tạo ra bằng cách tạomột lực hút giữa một số electron truyền dẫn nào đó nảy sinh từ việc trao đổiphonon, làm cho các electron dẫn trong chất siêu dẫn biểu hiện pha siêu lỏng tạora từ cặp electron tương quan. Ngoài ra còn tồn tại một lớp các vật chất, biết đếnnhư là các chất siêu dẫn khác thường, phô bày tính chất siêu dẫn nhưng tính chấtvật lý trái ngược lý thuyết của chất siêu dẫn đơn thuần. Đặc biệt, có chất siêu dẫnnhiệt độ cao có tính siêu dẫn tại nhiệt độ cao hơn lý thuyết thường biết (nhưnghiện vẫn thấp hơn nhiều so với nhiệt độ trong phòng). Hiện nay chưa có lý thuyếthoàn chỉnh về chất siêu dẫn nhiệt độ cao.Thứ 2: Vật liệu siêu dẫn và ứng dụng.. . Thời sơ khai người ta mới biết một đặc tính của chất siêu dẫn, đó là: nếu truyền một dòng điện vào một mạch làm bằng chất liệu siêu dẫn thì dòng điện sẽchạy trong đó mãi mà không suy giảm, vì nó không gặp một trở kháng nào trênđường đi, nghĩa là năng lượng điện không bị tiêu hao trong quá trình chuyển tảiđiện từ nơi này sang nơi khác. Đây được coi như một dạng chuyển động vĩnh cửutrong điện năng. khi Ông làm nguội thủy ngân trong ni tơ lỏng. Trạng thái này đãđược nhà khoa học người Đức Meissner chứng minh đó là điện trở đột ngột giảmxuống bằng 0 Năm 1911, Nhà khoa học Kamerlingh Onnes người Hà Lan đã tìnhcờ phát hiện ra trạng thái điện trở bằng 0Đặc tính trên, được gọi là: Đặc tính riêng thứ nhất của chất siêu dẫn.Tính dẫn điện nghĩa là các điện tích chuyển trong cấu trúc tinh thể chất dẫn điện(đồng, nhôm, sắt v..v..), khi điện tử va chạm phải nguy ên tử trên đường đi trongchất dẫn điện thì sinh ra điện trở làm tổn thất điện năng. Sự tổn thất ấy lên tới15% đến 20%. Như vậy, nếu ứng dụng chất siêu dẫn vào chuyển tải điện năng từnhà máy điện đến người tiêu dùng, sẽ tiết kiệm được rất nhiều cho xã hội.Nhưng trở ngại là chất siêu dẫn chỉ xuất hiện khi ở nhi ệt độ rất thấp, chỉ một vài độtrên không độ tuyệt đối (0 độ K, tức âm 273 độ C); cụ thể, nhiệt độ mà người ta đãghi lại được ở chất siêu dẫn nêu trên là 23 độ K và phải dùng khí Helium hoá lỏngđể làm lạnh, đó là một chất phức tạp và đắt tiền, đòi hỏi phải tìm ra những chấtsiêu dẫn mới, thích hợp, khắc phục nhược điểm trên.- Đến tháng 1/1986 tại Zurich, hai nhà khoa học Alex Muller và Georg Bednorz tìnhcờ phát hiện ra một chất gốm mà các yếu tố cấu thành là: Lantan, Đồng, Bari, Oxitkim loại. Chất gốm này trở nên siêu dẫn ở nhiệt độ 30 độ K.Một thời gian ngắn sau, các nhà khoa học Mỹ lại phát hiện ra những chất gốm tạothành chất siêu dẫn ở nhiệt độ tới 98 độ K. Điều quan trọng là chúng làm lạnh bằngNitơ hoá lỏng. Đó là một thứ rẻ tiền và dễ thao tác hơn so với Helium lỏng. Ngườita gọi đó là những chất siêu dẫn mới. Kết quả này kích thích các nhà khoa học đuanhau đi tìm chất gốm có đặc tính siêu dẫn ở nhiệt độ K ngày càng cao để mang lạisự thuận tiện và đỡ tốn kém khi ứng dụng siêu dẫn vào đời sống.. - Năm 1987, Hội Vật lý Mỹ (American Physical Society) mở Hội nghị khoahọc tại New York với sự hiện diện của nhiều nhà vật lý nổi tiếng Hoa Kỳ và nhiềunước trên thế giới. Người ta trao đổi đến những nét mới của siêu dẫn mà mộttrong số đó là hiện tượng những đĩa “gốm treo” lơ lửng trên các nam châm, ngườita gọi đó là “hiệu ứng Meissner”. Hiệu ứng này ngăn cản từ trường thâm nhập vàobề mặt chất siêu dẫn, vì thế, làm cho đĩa gốm tự nâng lên và lơ lửng trên các namchâm; nhưng nếu là một từ trường mạnh thì vẫn có thể thắng được sức đẩy, khi đónó phá huỷ đặc tính siêu dẫn của vật liệu. Như vậy, những chất gốm siêu dẫn tỏ radễ bị ảnh hưởng bởi từ trường mạnh. Đồng thời, nguyên lý Magnetic Levitation(Maglev) cũng được đề cập đến, nguyên lý này dựa vào từ trường do các tấm namchâm siêu dẫn sinh ra khi duy trì được nhiệt độ rất thấp. ở nhiệt độ ấy, mọi trởkháng không còn, nam châm trở thành siêu dẫn và tạo ra từ trường cực mạnh.Từ kết quả trên cùng với những nghiên cứu khác, người ta kết luận: Những chấtsiêu dẫn nhiệt độ thấp có thể tạo ra những từ trường rất mạnh và gọi chung đó làđặc tính riêng thứ hai của siêu dẫn. Mọi chất siêu dẫn đều làm ra từ trường; mặtkhác, dòng điện chạy trong chất siêu dẫn lại không gặp phải một kháng trở nào, dođó từ trường siêu dẫn sản sinh ra rất mạnh. Nhờ đó mà ngày nay, con người có thểtạo ra từ trường nhân tạo mạnh gấp tới 200 ngàn lần so với từ trường của Tráiđất.- Cũng tại hội nghị khoa học này, các nhà khoa học còn thảo luận tới phát minh mớivề chất siêu lỏng (nó cũng hoạt động ở nhiệt độ rất thấp, tới giới ...