Supravodič je prvok alebo kovová zliatina, ktorá pri ochladení pod určitú prahovú teplotu materiál dramaticky stráca všetok elektrický odpor. Supravodiče to v zásade umožňujú elektrický prúd prúdiť bez akýchkoľvek energetických strát (hoci v praxi je ideálny supravodič veľmi ťažký). Tento typ prúdu sa nazýva superprúd.
Prahová teplota, pod ktorou materiál prechádza do supravodivého stavu, sa označuje ako TC, čo znamená kritickú teplotu. Nie všetky materiály sa premenia na supravodiče a materiály, z ktorých každý má svoju vlastnú hodnotu TC.
Druhy supravodičov
- Supravodiče typu I. pôsobia ako vodiče pri izbovej teplote, ale pri ochladení pod TC, molekulárny pohyb v materiáli dostatočne redukuje, aby sa tok prúdu mohol pohybovať nerušene.
- Supravodiče typu 2 nie sú zvlášť dobré vodiče pri izbovej teplote, prechod do stavu supravodiča je postupnejší ako supravodiče typu 1. Mechanizmus a fyzický základ tejto zmeny stavu nie sú v súčasnosti úplne pochopené. Supravodiče typu 2 sú zvyčajne kovové zlúčeniny a zliatiny.
Objav supravodiča
Supravodivosť bola prvýkrát objavená v roku 1911, keď bola ortuť ochladená na približne 4 stupne Kelvina holandským fyzikom Heike Kamerlinghom Onnesom, ktorý mu získal Nobelovu cenu za fyziku za rok 1913. Odvtedy sa toto pole výrazne rozšírilo a objavili sa mnohé ďalšie formy supravodičov, vrátane supravodičov typu 2 v 30. rokoch.
Základná teória supravodivosti, BCS Theory, priniesla vedcom - Johnovi Bardeenovi, Leonovi Cooperovi a Johnovi Schriefferovi - Nobelovu cenu za fyziku v roku 1972. Časť Nobelovej ceny za fyziku z roku 1973 odišiel Brianovi Josephsonovi, tiež za prácu so supravodivosťou.
V januári 1986 Karl Muller a Johannes Bednorz objavili objav, ktorý revolúciou v spôsobe vedcov myslel na supravodiče. Pred týmto bodom bolo chápané, že supravodivosť sa prejavuje až pri ochladení na blízko absolútna nula, ale použitím oxidu bária, lantánu a medi zistili, že sa stal supravodičom pri približne 40 stupňoch Kelvina. Tým sa začala rasa objavovať materiály, ktoré fungovali ako supravodiče pri oveľa vyšších teplotách.
Za posledných desaťročia boli najvyššie teploty, ktoré sa dosiahli, asi 133 stupňov Kelvina (aj keď by ste pri vysokom tlaku mohli dosiahnuť až 164 stupňov Kelvina). V auguste 2015 dokument uverejnený v časopise Nature ohlásil objav supravodivosti pri teplote 203 stupňov Kelvina, keď bol pod vysokým tlakom.
Aplikácie supravodičov
Supravodiče sa používajú v rôznych aplikáciách, ale predovšetkým v rámci štruktúry veľkého hadrónového zrážača. Tunely, ktoré obsahujú lúče nabitých častíc, sú obklopené trubicami obsahujúcimi výkonné supravodiče. Supravodivé prúdy, ktoré pretekajú supravodičmi, generujú intenzívne magnetické pole elektromagnetická indukcia, ktoré môžu byť použité na urýchlenie a nasmerovanie tímu podľa potreby.
Supravodiče navyše vykazujú Meissnerov efekt v ktorom rušia všetok magnetický tok vo vnútri materiálu a stávajú sa dokonale diamagnetickými (objavené v roku 1933). V tomto prípade sa čiary magnetického poľa skutočne pohybujú okolo chladeného supravodiča. Je to vlastnosť supravodičov, ktorá sa často používa pri pokusoch o magnetickú levitáciu, ako je napríklad kvantové blokovanie pozorované pri kvantovej levitácii. Inými slovami, ak Späť do budúcnosti štýl hoverboardy sa niekedy stali realitou. V menej svetskej aplikácii hrajú supravodiče rolu v moderných pokrokoch v roku 2007 magnetické levitačné vlaky, ktoré poskytujú silnú možnosť vysokorýchlostnej verejnej dopravy založenej na elektrine (čo môže byť vyrábané pomocou obnoviteľnej energie) na rozdiel od neobnoviteľných súčasných možností, ako sú lietadlá, autá a uhlie vlaky.
Upravil Anne Marie Helmenstine, Ph. D.