Τύποι υπεραγωγών

Οι υπεραγωγοί τύπου Ι λειτουργούν ως αγωγοί σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά όταν ψύχονται κάτω από το Tc, η μοριακή κίνηση μέσα στο υλικό μειώνεται αρκετά ώστε η ροή του ρεύματος να μπορεί να επιτυγχάνεται χωρίς εμπόδια.
Οι υπεραγωγοί τύπου 2 δεν είναι ιδιαίτερα καλοί αγωγοί σε θερμοκρασία δωματίου και η μετάβαση σε κατάσταση υπεραγωγών είναι πιο σταδιακή από τους υπεραγωγούς τύπου 1. Ο μηχανισμός και η φυσική βάση για αυτήν την αλλαγή της κατάστασης δεν είναι προς το παρόν πλήρως κατανοητή. Οι υπεραγωγοί τύπου 2 είναι συνήθως μεταλλικές ενώσεις και κράματα.

Η ανακάλυψη της υπεραγωγιμότητας

Η υπεραγωγιμότητα ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1911 όταν ο υδράργυρος ψύχθηκε σε περίπου 4 βαθμούς Κέλβιν από τον Ολλανδό φυσικό Heike Kamerlingh Onnes, που του χάρισε το Νόμπελ Φυσικής το 1913. Στα χρόνια που πέρασαν, αυτός ο τομέας επεκτάθηκε πολύ και ανακαλύφθηκαν πολλές άλλες μορφές υπεραγωγών, συμπεριλαμβανομένων των υπεραγωγών τύπου 2 στη δεκαετία του 1930.
Η βασική θεωρία της υπεραγωγιμότητας, η θεωρία BCS, χάρισε στους επιστήμονες - John Bardeen, Leon Cooper και John Schrieffer - το Νόμπελ Φυσικής του 1972. Ένα μέρος του Νόμπελ Φυσικής του 1973 πήγε στον Brian Josephson, επίσης για εργασία σχετική με την υπεραγωγιμότητα.

Τον Ιανουάριο του 1986, ο Karl Muller και ο Johannes Bednorz έκαναν μια ανακάλυψη που έφερε επανάσταση στον τρόπο σκέψης των επιστημόνων για τους υπεραγωγούς. Πριν από αυτό το σημείο, η κατανόηση ήταν ότι η υπεραγωγιμότητα εκδηλώνεται μόνο όταν ψύχεται στο απόλυτο μηδέν, αλλά χρησιμοποιώντας ένα οξείδιο του βαρίου, λανθανίου και χαλκού, διαπίστωσαν ότι έγινε υπεραγωγός σε περίπου 40 βαθμούς Κέλβιν. Αυτό ξεκίνησε έναν αγώνα για την ανακάλυψη υλικών που λειτουργούσαν ως υπεραγωγοί σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες.

Στις δεκαετίες από τότε, οι υψηλότερες θερμοκρασίες που είχαν επιτευχθεί ήταν περίπου 133 βαθμοί Kelvin (αν και θα μπορούσατε να φτάσετε έως και 164 βαθμούς Kelvin εάν εφαρμόζετε υψηλή πίεση). Τον Αύγουστο του 2015, ένα έγγραφο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature ανέφερε την ανακάλυψη υπεραγωγιμότητας σε θερμοκρασία 203 βαθμών Kelvin όταν ήταν υπό υψηλή πίεση.

Εφαρμογές υπεραγωγών

Οι υπεραγωγοί χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές, αλλά κυρίως μέσα στη δομή του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων. Οι σήραγγες που περιέχουν τις δέσμες φορτισμένων σωματιδίων περιβάλλονται από σωλήνες που περιέχουν ισχυρούς υπεραγωγούς. Τα υπερρεύματα που ρέουν μέσω των υπεραγωγών δημιουργούν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, μέσω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να επιταχύνει και να κατευθύνει την ομάδα όπως επιθυμούμε.

Επιπλέον, οι υπεραγωγοί εμφανίζουν το φαινόμενο Meissner στο οποίο ακυρώνουν κάθε μαγνητική ροή μέσα στο υλικό, καθιστώντας το υλικό, απόλυτα διαμαγνητικό (ανακαλύφθηκε το 1933). Σε αυτή την περίπτωση, οι γραμμές μαγνητικού πεδίου ταξιδεύουν στην πραγματικότητα γύρω από τον ψυχόμενο υπεραγωγό. Είναι αυτή η ιδιότητα των υπεραγωγών που χρησιμοποιείται συχνά σε πειράματα μαγνητικής διέγερσης, όπως το κβαντικό κλείδωμα που παρατηρείται στην κβαντική διέγερση.  Με άλλα λόγια, αν το στυλ "Επιστροφή στο μέλλον" γίνει πραγματικότητα. Σε μια λιγότερο κοσμική εφαρμογή, οι υπεραγωγοί διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στις σύγχρονες εξελίξεις στα τρένα μαγνητικής αιώρησης, τα οποία παρέχουν τη δυνατότητα για δημόσιες συγκοινωνίες υψηλής ταχύτητας που βασίζονται στην ηλεκτρική ενέργεια (η οποία μπορεί να παραχθεί με ανανεώσιμη ενέργεια) σε αντίθεση με τις επιλογές μη ανανεώσιμου ρεύματος όπως αεροπλάνα, αυτοκίνητα και τρένα με κάρβουνο.