دانشنامهپدیده
ابررسانا Superconductivity
ابررسانا مادهای است که زیر دمای بحرانی مشخصی مقاومت الکتریکی‌اش دقیقاً صفر میشود و میدان مغناطیسی را از درون خود بیرون میراند؛ پدیده‌ای کوانتومی که ابررسانایی نام دارد.
نام‌های دیگر: ابررسانایی
ابررسانایی را هایکه کامرلینگاونس در سال ۱۹۱۱ هنگام سرد کردن جیوه به دمای حدود ۴ کلوین کشف کرد. او دید مقاومت الکتریکی جیوه در دمای معینی ناگهان به صفر می‌رسد. در ابررسانا جریان الکتریکی بدون اتلاف انرژی میگذرد و حتی حلقهٔ بسته‌ای از آن می‌تواند ماه‌ها و بیشتر جریان خود را نگه دارد. این پدیده با قانون اهم معمولی قابل توضیح نیست و فقط با مکانیک کوانتومی فهمیده میشود.
ابررسانا چگونه کار میکند؟
در رساناهای معمولی برخورد الکترون‌ها با اتم‌های شبکه مقاومت می‌سازد. در ابررسانا، در دمای پایین الکترون‌ها جفت می‌شوند (جفت کوپر) و مانند یک سیال کوانتومی بدون برخورد حرکت می‌کنند. نظریهٔ BCS در سال ۱۹۵۷ این رفتار را برای ابررساناهای کلاسیک توضیح داد.
اثر مایسنر چیست؟
ابررسانا نه تنها مقاومتش صفر است، بلکه میدان مغناطیسی را از درون خود بیرون میراند. به همین دلیل آهنربا بالای ابررسانا شناور میماند. این اثر که در ۱۹۳۳ کشف شد، ابررسانا را از یک رسانای کامل متمایز میکند.
ابررساناها چه کاربردهایی دارند؟
- آهنرباهای قوی دستگاه MRI
- شتاب‌دهنده‌ها مانند برخورددهندهٔ بزرگ هادرونی
- قطار‌های مغناطیسی شناور
- حسگرهای بسیار حساس SQUID
- کابل‌های انتقال برق در آزمایش
آیا ابررسانای دمای اتاق وجود دارد؟
ابررساناهای معمولی نیاز به دمای نزدیک صفر مطلق دارند. در ۱۹۸۶ ابررساناهای سرامیکی رکورد را بالا بردند و برخی زیر نقطهٔ جوش نیتروژن مایع (۷۷ کلوین) هم ابررسانا می‌شوند. اما تا سال ۲۰۲۵ ابررسانایی تأییدشده در دما و فشار معمولی هوای اتاق هنوز وجود ندارد و ادعاهای متعدد در این باره تکرارپذیر نبوده است.
پرسش‌های رایج
### ابررسانا چیست؟
ابررسانا مادهای است که زیر دمای بحرانی خود مقاومت الکتریکی ندارد. در آن جریان بدون تلفات میگذرد.
### ابررسانایی را چه کسی کشف کرد؟
هایکه کامرلینگاونس هلندی در سال ۱۹۱۱ ابررسانایی را در جیوه سردشده کشف کرد. او در ۱۹۱۳ نوبل فیزیک را برای پژوهش در دماهای بسیار پایین و مایعکردن هلیوم گرفت.
### چرا آهنربا بالای ابررسانا شناور میشود؟
ابررسانا میدان مغناطیسی را بیرون میراند (اثر مایسنر) و آهنربا بر این میدان بیرونرانده شده نیرو حس میکند، پس معلق میماند.
### ابررسانا به چه دردی میخورد؟
مهمترین کاربردش ساخت آهنرباهای بسیار قوی در MRI و شتابدهندههاست. همچنین در قطار مگلو و حسگرهای حساس به کار میرود.