Υπεραγωγιμότης
Αστρονομικά Φαινόμενα Αστρονομία Φυσικά Φαινόμενα Φυσική Βιολογικά Φαινόμενα Βιολογία Γεωλογικά Φαινόμενα Γεωλογία Χημικά ΦαινόμεναΧημεία Οικονομικά Φαινόμενα Οικονομία Κοινωνικά Φαινόμενα ΚοινωνιολογίαΙατρικά Φαινόμενα Ιατρική Ψυχολογικά Φαινόμενα Ψυχολογία Ιστορικά Φαινόμενα Ιστορία
Θρησκευτικά Φαινόμενα Θεολογία Μεταφυσικά Φαινόμενα Μεταφυσική Υπερβατικά Φαινόμενα Υπερβασιολογία
Υπεραγωγιμότητα είναι ένα φαινόμενο που εμφανίζεται σε μερικά υλικά, σύμφωνα με το οποίο, όταν αυτά ψυχθούν κάτω από μια κρίσιμη θερμοκρασία
Ετυμολογία[]
Η ονομασία '"Υπεραγωγιμότητα" σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη "αγωγιμότητα".
Εισαγωγή[]
Τα υλικά αυτά εμφανίζουν τις εξής δύο ιδιότητες:
- Μηδενική Ηλεκτρική Αντίσταση
- Τέλειος διαμαγνητισμός (φαινόμενο Meissner)
- Μηδενική ηλεκτρική αντίσταση σημαίνει ότι δεν δαπανάται καθόλου ενέργεια ως θερμότητα όταν το υλικό διαρρέεται από Ηλεκτρικό Ρεύμα.
- Η δεύτερη από τις ιδιότητες, τέλειος διαμαγνητισμός σημαίνει ότι το υπεραγώγιμο υλικό απωθεί εκτός της μάζας του όλες τις δυναμικές γραμμές ενός μαγνητικού πεδίου, οι οποίες αν το υλικό ήταν σε κανονική αγώγιμη κατάσταση θα το διαπερνούσαν.
Φυσική Ερμηνεία[]
Η ηλεκτρική αντίσταση στα μέταλλα πηγάζει από την σκέδαση των ηλεκτρονίων καθώς διαδίδονται μέσα στο μέταλλο και συναντούν αποκλίσεις από την τέλεια περιοδικότητα. Ως γνωστόν, αν υπήρχε τέλεια περιοδικότητα στις θέσεις των ιόντων στο πλέγμα του μετάλλου, δεν θα υπήρχε αντίσταση. Η σκέδαση αυτή γίνεται είτε επί των προσμίξεων που πιθανόν υπάρχουν στο μέταλλο, είτε από τα φωνόνια, δηλαδή τις ταλαντώσεις των πλεγματικών θέσεων. Η σκέδαση επί των προσμίξεων οδηγεί σε αντίσταση που δεν εξαρτάται από την θερμοκρασία.
Θεωρία BCS[]
Για την εξήγηση της υπεραγωγιμότητας προτάθηκε το 1957 από τους Bardeen, Cooper και Schrieffer μια θεωρία που φέρει τα αρχικά των ονομάτων τους, η θεωρία (BCS).
Τα βασικά σημεία της θεωρίας έχουν ως εξής:
Τα ηλεκτρόνια καθώς κινούνται μέσα στο μέταλλο, αλληλεπιδρούν με τα κατιόντα, δημιουργώντας τοπικές παραμορφώσεις του φορτίου - δηλαδή περιοχές με μεγαλύτερη πυκνότητα θετικού φορτίου γύρω τους - οι οποίες διαδίδονται μέσα στην πλεγματική δομή καθώς ταξιδεύει το ηλεκτρόνιο και προκαλούν με τη σειρά τους νέες παραμορφώσεις στο περιοδικό δυναμικό. Βλέπε και την παραπάνω εικόνα.
Ένα άλλο ηλεκτρόνιο τώρα που βρίσκεται σε κάποια απόσταση, έλκεται από αυτήν την τοπική θετική πυκνότητα φορτίου που διαδίδεται μαζί με το πρώτο ηλεκτρόνιο. Ουσιαστικά δηλαδή πρόκειται για μια αλληλεπίδραση ηλεκτρονίου-φωνονίου. Με τον τρόπο αυτό τα ηλεκτρόνια έλκονται έμμεσα το ένα με το άλλο και σχηματίζουν ένα ζεύγος Cooper. Η κατάσταση αυτή των δύο ηλεκτρονίων είναι μια δέσμια κατάσταση, και τα ζεύγη αυτά είναι οι φορείς του ρεύματος κατά την υπεραγωγιμότητα.
Ζεύγη Cooper[]
Μαθηματικά η απάντηση στο γιατί όμως τα ζεύγη αυτά έχουν τόσο υψηλή αγωγιμότητα είναι ότι ένα ζεύγος Cooper είναι πιο σταθερό ενεργειακά από ένα μεμονωμένο ηλεκτρόνιο.
Φυσικά αυτό εξηγείται επειδή το ζεύγος Cooper είναι πιο ανθεκτικό κατά τις σκεδάσεις με τις ταλαντώσεις του πλέγματος, καθώς η έλξη του κάθε ηλεκτρονίου με τον συνέταιρό του βοηθάει και τα δύο να μην ξεφεύγουν από την πορεία τους. Τα ζευγάρια Cooper κινούνται μέσα στο πλέγμα, σχετικά ανεπηρέαστα από τις θερμικές ταλαντώσεις, κάτω από την κρίσιμη θερμοκρασία.
Η θεωρία BCS όμως προβλέπει μια θεωρητική μέγιστη τιμή για κρίσιμη θερμοκρασία, της τάξης των 30-40K, καθώς πάνω από αυτήν η θερμική ενέργεια θα απαιτούσε αλληλεπιδράσεις ηλεκτρονίων-φωνονίων πολύ υψηλής ενέργειας για να δημιουργηθούν και να παραμείνουν σταθερά τα ζεύγη Cooper.
To 1986 ωστόσο γνωρίσαμε υπεραγωγούς με υψηλή κρίσιμη θερμοκρασία, που έσπασαν το όριο των 30-40Κ. Η υψηλότερη Τc σήμερα φθάνει τους 150Κ. Η θεωρία BCS δεν μπορεί να εξηγήσει αυτή την υπεραγωγιμότητα.
Υποσημειώσεις[]
Εσωτερική Αρθρογραφία[]
- Αγωγιμότητα
- Τόξο Fermi
Βιβλιογραφία[]
Ιστογραφία[]
 Κίνδυνοι Χρήσης
|
|---|
|
Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι Επίσης, |
- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν
- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)