En ny tilstand af stof opdages, eller hvad er mysteriet med mærkelige metaller

Forskere har allerede fundet ud af for relativt længe siden, at temmelig komplekse kombinationer af kobber-cuprater udviser adfærd, der adskiller sig fra klassiske metaller. Og ifølge resultaterne af nylige undersøgelser har forskere opdaget en helt ny tilstand af stof i dem.

Brugen af ​​disse materialer demonstrerer brede udsigter til dannelse af højtemperatur superledere, som er så nødvendige af moderne kraftteknik og hele industrien som helhed. Lad os se, hvad det særlige ved disse "mærkelige materialer" er.

De første opdagelser af ledere med høj temperatur

Allerede tilbage i 1911 opdagelsen af ​​superledningsevne blev foretaget i Holland. Det blev konstateret, at kviksølvens modstand ved en temperatur på kun tre Kelvin falder til nul (elektricitet transmitteres uden tab).

Desuden blev denne effekt observeret i andre materialer, men den temperatur, ved hvilken superledningsevne blev observeret, forblev ekstremt lav.

Ændringerne kom først i 1986. Det var da, at ingeniører fra IBM skabte den første højtemperatur superleder - cupratlanthane og barium. Til denne K. Müller og G. Bednorts modtog Nobelprisen.

Superledere med en minimumstemperatur på 77 Kelvin (men ikke lavere) kaldes høj temperatur. Dette er den temperatur, hvormed flydende nitrogen koger.

I øjeblikket er den mest berømte højtemperatur superleder BSCCO (bisco sandwich), bestående af lag af vismutoxid, strontium, kobber og rent calcium.

Takket være disse materialer blev specielle enheder og produkter skabt inden for elektroteknik, transport og energi.

Hvad er mysteriet med mærkelige metaller

På trods af at cuprater allerede er i fuld brug, laves der hundreder af meter ledninger af dem i Large Hadron Collider. Forskere til i dag forstår ikke fuldt ud fysikken ved ledningsevne ved høj temperatur.

BCS-teorien (opkaldt efter dens skabere D. Bardin, L. Cooper og
D. Schrieffer) beskriver perfekt superledningsevne over 30 Kelvin. Men kun med en stigning i temperaturen, når effekten af ​​superledningsevne forsvinder, så begynder cuprater at opføre sig ikke som almindelige materialer.

Cuprates elektriske modstand falder lineært og ikke i forhold til kvadratet af temperaturforskellen. Dette modsiger Fermi flydende teori, som blev formuleret af Lev Landau i 1956.

Ved ekstremt lave temperaturer udviser elektroner opførsel af en elektrongas, og den stødte interaktion er beskrevet af kvantemekanikens ligninger.

I dette tilfælde fungerer Fermis flydende teori for langt størstedelen af ​​metaller, bortset fra de berygtede cuprates. Det er grunden til, at fysikere har placeret dem i et særligt afsnit af "underlige metaller".

I sådanne "undermetaller" bevæger elektroner sig ekstremt svagt og over korte afstande. I dette tilfælde forekommer en intens spredning af energi.

Derfor er "mærkelige metaller" placeret nøjagtigt i midten mellem de sædvanlige metaller og isolatorer.

Talrige undersøgelser har afsløret et stort antal "submetaller", men uden egenskaber af superledningsevne. Dette forvirrede yderligere situationen i Cuprate.

Superledningsevne af cuprater og magnetfelt

Et eksperiment udført af en international videnskabelig gruppe fra USA, Tyskland og Colombia viste, at effekten af ​​et stærkt magnetfelt på 60-70 Tesla (dette er en enorm værdi, hvor superledere mister deres ledende egenskaber) ændrer modstanden af ​​cuprater lineært og ikke i henhold til den kvadratiske lov, som i tilfældet med "normal" metaller.

Med andre ord udviser cuprater metallenes egenskaber, men med stor modvilje.

Ny tilstand af sagen

Med akkumuleringen af ​​eksperimentelle data om cuprater indikerer det, at dette ikke er noget andet, som en absolut unik form for stof, bestemt af virkeligheden af ​​kvanteindvikling i det makroskopiske verdenen.

Og en ingeniørgruppe fra Flatiron Institute i New York formåede at skabe en digital model af "mærkelige metaller", som bekræftede antagelsen om, at dette ikke er andet end en ny tilstand. Den såkaldte mellemform mellem almindelige ledende metaller og isolerende materialer.

Så det er fortsat at komme med et navn på den nye sagenstilstand og fortsætte forskningen.

Kunne du lide materialet? Vi kan lide, abonnere og kommentere. Tak fordi du læste til slutningen.