История становления и развитие научных исследований в области сверхпроводимости. Курсовая работа (т). Физика.
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - История становления и развитие научных исследований в области сверхпроводимости
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
. Понятие и открытие
сверхпроводников
. Высокотемпературная
сверхпроводимость
. Применение сверхпроводящих
материалов
В электротехнике все вещества по
электропроводности можно разделить на четыре группы - диэлектрики,
полупроводники, проводники и сверхпроводники.
Диэлектрики - это вещества, которые существенно
препятствуют протеканию через них электрического тока ввиду высокого удельного
сопротивления, часто превышающего 108 Ом·м. Полупроводники - это вещества,
удельное сопротивление которых зависит от внешних условий, например, флюктуаций
температуры, изменений интенсивности облучения световым потоком и прочего.
Проводники - это материалы, которые почти не препятствуют протеканию по ним
электрического тока благодаря низкому удельному сопротивлению, обычно не
превышающему 10-5 Ом·м.
Сверхпроводники - это материалы, в которых при
охлаждении до некоторой критической температуры резко уменьшается удельное
сопротивление до нуля, а также благодаря своим свойствам способны выталкивать
магнитное поле из своего объема.
В электроэнергетике существует большая проблема
- на пути передачи электроэнергии возникают значительные потери электрической
мощности, причем с увеличением расстояния передачи, эти потери растут. Огромной
практической ценностью сверхпроводников является в отсутствии в них потерь
электрической энергии при протекании электрического тока.
Конечно, для их широкого применения необходимо
решить множество важных задач, одной из основных является то, что
сверхпроводящее состояние возникает при достаточно низкой температуре. Для
большинства веществ критическая температура перехода в сверхпроводящее
состояние близка к абсолютному нулю. Долгое время сверхпроводники можно было
использовать только при температуре жидкого гелия (-268,8 °С), что позволило
создать ускорительное оборудование и магнитно-резонансные томографы. Однако в
полной мере использование их свойств не представляло возможным. Конечно с
открытием Камерлиг-Онесса в 1911 году сверхпроводников научный мир достиг
многого, но наиболее важным событием, является открытие высокотемпературной
сверхпроводимости на основе купратов, открытых Карлом А. Мюллером и Йхоннесом
Г. Беднерцом. Благодаря их открытию сверхпроводимости, главными компонентами
которой являются медь-кислород, критическая температура перехода в
сверхпроводящее состояние достигла -108 °С, что позволило ученым расширить круг
применения явления сверхпроводимости.
В данной работе рассматривается история
становления и развитие научных исследований в области сверхпроводимости, а
также рассмотрены вопросы - как и в какой степени возможно использование
явления сверхпроводимости.
. Понятие и открытие сверхпроводников
Сверхпроводимость - это особое свойство вещества
обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижение данного
материала определенной, так называемой, критической температуры. С другой
стороны, сверхпроводимость можно рассматривать как квантовое явление, которое характеризуется
эффектом Мейснера [1-2].
Из определения сверхпроводимости возникает
вопрос, а при какой же температуре материал может перейти в сверхпроводящее
состояние. Известно, что Уильям Том Кельвин проектируя свою шкалу писал о
необходимости ее создания для определения нулевой точки, которая будет
соответствовать абсолютному нулю - предельной степени холода (то есть создание
той отметки температуры ниже которой не существует) [3]. Ценой деления данной
шкалы оставался градус Цельсия. Перерасчет для данной шкалы являлся достаточно
простым и понятным:
До определенного времени ученые не
могли получить такие низкие значения температуры. Открытие Хейке
Камерлинг-Оннеса в 1908 году жидкого гелия, позволило ему достичь рекордно
низкой температуры 0,9 К [4-5]. Но его основной целью на тот момент не было
достичь абсолютного нуля, для него было важно изучение свойств материалов при
сверхнизких температурах, в том числе исследование вязкости сжиженных газов,
спектры поглощения элементов и магнитные свойства веществ.
В 1911 году его основным
направлением стало исследование электрического сопротивления сверхчистых
металлов при очень низких температурах. До этого времени не было известно, как
будет меняться электрическое сопротивление материалов, при сверхнизких
температурах. Существовали некоторые прогнозы о том, что электрическое
сопротивление будет линейно уменьшаться при достижении температуры нуля, будет
оставаться постоянной при достижении какого-то уровня сопротивления или начнет
увеличиваться в какой-то момент из-за механизмов рассеяния электронов. Многие
ученые все же склонялись к мнению, что при очень низких температурах металлы
должны стать диэлектриками. То есть свободные электроны настолько замедлят свое
движение, что «приклеятся» к ионам и не смогут переносить электричество. Сам же
ученый сделал предположение, что сопротивление должно стремиться к нулю, потому
что ионы прекращают колебательное движение и «не мешают» двигаться свободным
электронам. Понимая, что в таком материале, как платина есть малые примеси, он
решил проверить ртуть, самый очищенный металл, который у него был.
Камерлинг-Оннес произвел измерение электрического сопротивления чистой ртути. 8
апреля 1911 года группа Хейке Камерлинг Оннеса, с ассистентами Корнелисом
Дорсманом и Гиллесом Хольстом проверяли работу нового криостастата (устройство
для поддержания низких температур в данном объеме). Сначала было принято
решение только заправить жидким гелием, но потом был установлен газовый
термометр и два образца из золота и ртути для измерения их удельного электрического
сопротивления. Измерив электрическое сопротивление материалов при температуре
4,3 К, решили уменьшить давление в криостате над гелием, но это привело лишь к
отрицательным результатам - гелий начал быстро испаряться, и его температура
снизилась до 3 К. Эксперимент длился уже 9 часов, и можно уже было сделать
выводе о его неудаче. Однако при повторном измерении электрического
сопротивление ртути, его значение оказалось равным нулю.
В тот день определенного значения
критической температуры перехода ртути в сверхпроводящее состояние так и не
смогли выяснить (экспериментальная группа пока не решилась ставить себе такую
задачу). Однако уже через некоторое время в эксперименте 11 мая Камерлинг-Оннес
и его команда сумели выявить температуру перехода ртути в сверхпроводящее
состояние. Построенная функция изменения электрического сопротивления ртути от
температуры позволила выявить, что электрическое сопротивление ртути резко
упало при достижении температуры 4,2 К. На рисунке 1 представлено
воспроизведение зависимости электрического сопротивления от температуры для
чистой ртути, полученное Камерлинг-Оннесом [6-8]. Проведя данный эксперимент,
он понял, что ниже температуры 4 К ртуть перешла в новое состояние, которое он
назвал как «супрапроводимость». Никто не смог предсказать, что в результате
опытов он получит замечательный, уникальный феномен, который не оставляет в
покое ученых и по сей день.
Рисунок 1 - Воспроизведение
оригинальной полученной зависимости электрического сопротивления ртути от
температуры
За исследования «свойств вещества
при низких температурах, которые привели к производству жидкого гелия»
Камерлинг-Оннес был удостоен Нобелевской премии по физике [8]. Данные
результаты позволили открыть новый класс проводников, которые назвали как
сверхпроводники.
Открытие уникальных свойств
материалов - переходить в сверхпроводящее состояние при достижение определенной
температуры радикально повлияло на научный мир. Однако оставалось много
вопросов - существуют ли материалы, у которых температура перехода в
сверхпроводящее состояние намного выше, и вообще, как можно использовать на
практике данное состояние вещества.
Кроме введения такого понятия как
«сверхпроводник», для данных материалов было выделено еще одно понятие, такое
как критическая температура. По рисунку 1 видно, что сверхпроводимость
возникает не экспоненциально, а внезапно - как бы скачком при достижение
определенного уровня температуры. Температура Tc, при которой происходит этот
скачок электрического сопротивления, называется критической. При детальном
исследование данного графика (рисунок 2) видно, что данный переход можно
разбить на несколько интервалов температур. На рисунке представлен график
зависимости удельного электрического сопротивления от температуры для более
чистого образца и образца с небольшим количеством примесей. Указанная
критическая температура обозначается на середине перехода, когда электрическое
сопротивление падает наполовину по сравнению с нормальным значением.
Критическая температура для каждого вещества своя.
Рисунок 2 -Зависимость
электрического сопротивления от температуры для образцов разной чистоты
Образец 1 - более «чистый»; Образец
2 - более «грязный» (с примесями)- критическая температура; Tcо - температура
начала падения электрического сопротивления; Tce - температура конца падения
электрического сопротивления (установление определенного значения)
В дальнейшем открытия в данной
области следовали одно за другим. Так, например, в 1912 году открыли еще два
сверхпроводника - свинец и олово. На рисунке 3 приведена диаграмма некоторых
открытых в те времена сверхпроводников, с указанием температуры и года
опубликования.
Рисунок 3 - Материалы, критическая температура
Tc (К), год опубликования статьи с обнаружением сверхпроводимости
В 1914 понимают, что сильное
магнитное поле способствует разрушению сверхпроводимости. В то же время
проводят эффективный эксперимент со сверхпроводящим кольцом из свинца - в данном
кольце кратковременно индуцировали ток, а потом наблюдали его циркуляцию на
протяжении нескольких часов без малейшего затухания (при этом кольцо
становилось магнитом).
Стоит также отметить, что
Камерлинг-Оннес не только доказал существование сверхпроводимости ртути, олова
и свинца, но и проводил исследования на сплавах, доказав, что сплавы ртути с
золотом и оловом также могут переходить в сверхпроводящее состояние. С тех пор
работа по сверхпроводимости только росла, приведя к исследованию и открытию все
новых и новых материалов, расширяя класс сверхпроводников.
Исследование сверхпроводимости
материалов развивалось очень медленно. Для наблюдения данного явления
необходимо было охлаждать металлы до низких температур, а создание таких условий
не являлось таким простым. На протяжение нескольких лет во многих странах
велись исследования по открытию новых сверхпроводников, в том числе велись
попытки увеличения критической температуры.
Но особых продвижений по-настоящему
смогли достичь только спустя 22 года - немецкие физики Вальтер Фриц Мейснер и
Роберт Оксенфельд в 1933 году. Благодаря их исследованиям было открыто еще одно
уникальное свойство сверхпроводников - вытеснение им линий магнитного потока из
своего объема, то есть сверхпроводник является идеальным диамагнетиком.
Эффект Мейснера - это явление
полного вытеснения магнитного поля при переходе в сверхпроводящее состояние из
объема проводника. В толще сверхпроводника магнитное поле ослабляется, снижаясь
до нуля [9-10]. Это свойство не показывало нам, что сверхпроводник обладает
нулевым сопротивлением. Это скорее что-то более фундаментальное, что
подтверждает, что сверхпроводимость - это действительно термодинамически
стабильное состояние. Из наблюдаемого эксперимента сразу же стало понятно, что
сверхпроводимость может быть разрушена с помощью внешнего магнитоного поля.
Благодаря этому свойству можно утверждать, что сверхпроводимость и магнетизм
являются как бы противоположными свойствами. На рисунке 4 представлен
постоянный магнит, левитирующий над сверхпроводящей чашечкой на расстояние
около 1 см, ножками расположенной в парах жидкого гелия (для поддержки
сверхпроводящего состояния).
Рисунок 4 - Левитация магнита над
сверхпроводником (эффект Мейснера)
При нахождении сверхпроводника в
постоянном магнитном поле, в момент перехода его в сверхпроводящее состояние
(помещение сверхпроводника в сверхнизкие температуры) происходит полное
вытеснение магнитного поля из объема. Благодаря существованию этого свойства
сверхпроводник отличается от идеального проводника (при нулевом сопротивлении,
индукция магнитного поля остается постоянной).
Благодаря данному явлению было
обнаружено, что для доказательства сверхпроводимости в материале необходимо
наблюдать по меньшей мере два главных свойства:
1. Электрическое сопротивление
сверхпроводников нулевое;
. Полное вытеснение из сверхпроводника
магнитного поля.
Эффект Мейснера открывал такие возможности,
благодаря которым возможно было создание сверхэффективных систем производства
накопления и передачи электроэнергии на достаточно большие расстояния, в том
числе создание сверхмощных генераторов, сверхбыстрых электронных вычислительных
машин, сверхчувствительных устройств диагностики, создание сверхбыстрого
транспорта, на основе магнитной подушке, а также создание ускорителей
элементарных частиц.
Эффект Мейснера (так и было названо это явление)
стал одним из очень важных открытий для сверхпроводимости, поскольку благодаря
данному свойству, ученым стало понятно, что сверхпроводимость - это
квантово-механическое явление. Если бы явление сверхпроводимости заключалось
только в исчезновении (выталкивание) электрического сопротивления из объема
проводника, то ее можно было бы описать законами классической физики.
. Высокотемпературная сверхпроводимость
Мода в сфере интеллектуальных исследований
является важным аспектом в научном мире и играет не меньшую роль, чем в сфере
промышленности потребительских товаров. Существуют модные направления
исследований (например, с некоторых пор приставка «нано» является очень
популярной), а существуют и такие, которые считаются малоперспективными. И этот
факт является вполне рациональным, для того чтобы проводить исследования,
необходимо располагать определёнными денежными (материальными) средствами, а
для этого необходимо убедить людей, что потенциальные результаты этих
исследований будут положительно воздействовать на их жизнь. Ну и конечно, для
этого необходимо самому верить в то, что ты делаешь это правильно.
После открытия эффекта Мейснера, долгое время
исследование сверхпроводимости не давали мощных результатов, хотя и было важным
для теории и развития явления сверхпроводимости:
· Во-первых, все ученые пытались
объяснить явление сверхпроводимости с теоретической точки зрения. И первое
обоснованное теоретическое объяснение данного явления было опубликовано в 1935
году Фрицем Лондоном и Хайнцем Лондоном. Более общая теория сверхпроводимости
была создана в 1950 году Львом Давидовичем Ландау и Виталием Лазаревичем
Гинзбургом. Данное теоретическое объяснение получило достаточно широкое
распространение и стало называться как теория Гинзбурга-Ландау. Однако
выдвинутые теории были феноменологического характера и не давали полного
анализа для детального исследования механизмов явления сверхпроводимости.
· Объяснения на микроскопическом
уровне явления сверхпроводимости впервые было получено в 1957 году в работе
американских физиков Джона Бардина, Джона Шриффера и Леона Купера. Это
исследование стало возможно только после открытия квантовой физики, и главным
элементом теории «Бардина, Купера, Шриффера» (БКШ) являлись «куперовские пары
электронов». И на сегодняшний день, данная теория является доминирующей для
объяснения явления сверхпроводимости.
· Далее с расширением класса
сверхпроводников, появляется классификация, которая разделяет их на два больших
класса (по отклику на магнитное поле): сверхпроводники I рода - ртуть, олово,
свинец и другие и II рода -к ним в большинстве относятся сплавы разных
металлов, среди чистых металлов можно выделить ниобий. Сверхпроводники I
рода имеют единственное значение магнитного поля (Hc), выше этого значения они
будут терять свойства сверхпроводимости. Для сверхпроводников II рода,
характерно наличие двух критических значений магнитного поля. В исследование
сверхпроводимости II рода особую роль сыграли работы Льва Васильевича Шубникова
в 1930-е годы и Алексея Алексеевича Абрикосова в 1950-е.
· Открытие в 1950-х годах имело важное
значение для практического применения явления сверхпроводимости в мощных
электромагнитах, которые способны выдержать сильное магнитное поле и пропускать
большие плотности тока. Например, в 1960 году Джоном Кюнцлером был открыт
материал станнид триниобия Nb3Sn. Созданная из этого материала проволока
способна при температуре 4,2 К и при величине магнитного поля 8,8 Тл,
пропускать электрический ток плотностью до 100 кА/см².
· Явление, при котором происходит
протекание сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, и вследствие
разделение на два сверхпроводника получило название эффект Джозефсена, благодаря
открытию в 1962 году английским физиком Брайаном Джозефсоном.
Однако важной фундаментальной преградой для
дальнейшего развития сверхпроводимости оставалась крайне низкая температура
перехода материала в сверхпроводящее состояние. С момента открытия
сверхпроводимости значение критической температуры Тс удалось повысить до 23,2
К на интерметаллиде Nb3Ge. Но даже и это повышение значения критической
температуры не позволяло использовать более дешевый хладагент, а все еще
требовался более дорогой и крайне капризный охладитель - жидкий гелий.
Прогресс ученых в создании материалов с более
высокой критической температурой Тс становился большой проблемой. Британским
королевским обществом была учреждена премия (десять тысяч фунтов стерлингов) за
увеличение хотя бы на один градус критической температуры перехода материала в
сверхпроводящее состояние. Однако существовавшие общепризнанные теории явления
сверхпроводимости не только не направляли ученых-исследователей на разрыв
температурного барьера, а наоборот, создавали все большее отрицание в
невозможность существования высокотемпературной сверхпроводимости.
Спустя 75 лет, после открытия явления
сверхпроводимости, 18 октября 1986 года выходит публикация ученых из Швейцарии
Йоханнеса Георга Беднорца и Карла Александра Мюллера в журнале
"Zeitschrift fur Physik" «О способности керамики на основе оксидов
меди, лантана и бария (La2-xBaxCu04) переходить в сверхпроводящее состояние при
критической температуре Тс в 30 К» [11].
История открытия нового класса сверхпроводников
началась зарождаться еще в 1978 году. В Цюрихе в исследовательской лаборатории
в течение нескольких десятилетий основным направлением научной деятельности
являлись непроводящие оксиды. Один из ведущих ученых этой лаборатории был автор
выше указанной статьи - Карл Александр Мюллер. Его внимание к
высокотемпературной сверхпроводимости, критическая температура перехода которых
находилась в области 100 К, было следствием изучения работ по металлическом
водороду Т. Шнейдера и Э. Штоля.
В тоже время Йоханнес Георг Беднорц (второй
автор статьи) работал над своей докторской диссертационной работой в Цюрихе в
Высшей технической школе (лаборатория физики твердого тела). Основной целью на
тот момент было исследование и проведение экспериментов с перовскитными твердыми
растворами при сверхнизких температурах воздействия, в том числе изучение их
структурных и сегнетоэлектрических свойств. Исследуемые им вещества
характеризовались огромным разнообразием свойств, которые подвержены сильному
изменению при изменении состава материала. Основной материал его изучения был
SrTiО3, который является сверхпроводником (при частичном удаление кислорода из
решетки) с критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние Тс=0,3
К. На тот момент эта температура была слишком низка для того, чтобы вызвать
сильный эффект у научного мира в «сверхпроводящих» исследованиях. Но изучение
этого вопроса, не являлось таким безнадежным: в ходе проведенных экспериментов
оставался открытым вопрос почему сверхпроводимость исследуемого материала
вообще возникает, так как плотность носителей заряда слишком низкая по
сравнению со сверхпроводниковым материалом оксидом ниобия NbO, в котором
значение плотности сравнимо с плотностью в нормальном металле.
«Толчком, положившим начало моей
заинтересованности в явлении сверхпроводимости, явился в 1978 г. телефонный
звонок Генриха Рорера, руководителя, вновь принятого на работу в ИБМ Герда
Биннига. Имея опыт работы со сверхпроводимостью и туннелированием, Герд
интересовался изучением сверхпроводящих свойств SrTiO3, особенно при увеличении
плотности носителей в системе. Что касается меня, то это было начало короткого,
но плодотворного сотрудничества, и я в течение нескольких дней смог снабдить
группу в ИБМ монокристаллами SrTiO3 с добавлением Nb, плотность носителей в
которых была существенно выше, чем в обычных материалах с дефицитом кислорода.
Повышение Тс обрадовало нас» [11-12].
В конце 1983 года Мюллер и Беднорц начали свое
сотрудничество в исследование сверхпроводимости в оксидах. Повышение
критической температуры для ученого того времени (хотя бы на один градус
Кельвина) на тот момент являлся не достижимой задачей, а исследование
интерметаллических соединений показало, что они не имеют никакого будущего для
развития сверхпроводимости. Спустя какое-то время в 1986 году исследование
соединения Ва-La-Сu-О дало положительный результат. При проведении измерений
сопротивления с охлаждением материала появились изменения на графике. В первых
проведенных экспериментах сопротивление начало свое падение при достижении
температуры 30 К, спустя две недели были достигнуты результаты, при которых
падение удельного электрического сопротивления началось при температуре 35 К.
Это было нереально высокое значение по сравнению с наиболее известными в то
время сверхпроводниками.
«Мы знали, что в прошлом неоднократно появлялись
сообщения о высокотемпературной сверхпроводимости, которые впоследствии
оказывались невоспроизводимыми, и поэтому до публикации наших данных пытались
критически осмыслить природу полученных результатов. В то время нам трудно было
найти окончательный ответ на этот вопрос, однако мы осознавали важность нашего
открытия до такой степени, что решились опубликовать наши результаты, несмотря
на то, что не могли еще провести магнитные измерения, чтобы показать наличие
эффекта Мейсснера-Оксенфельда. Поэтому наша статья осторожно называлась
«Возможная высокотемпературная сверхпроводимость в системе Ва - La - Си - О»
[11-12].
На рисунке 5 представлен график изменения
критической температуры со временем (вырезка взята из доклада Й. Беднорца). По
графику видно, что научный мир не стоял на месте и развивал направление
сверхпроводимости, с каждым годом пытаясь увеличить критическую температуру
перехода материала в сверхпроводящее состояние.
Экспериментальные исследования Мюллера и
Беднорца оказались настоящим прорывом в явление сверхпроводимости. Как писал
Беднорц, перед опубликованием статьи по данному исследованию, авторы были очень
осторожны в описание выражений и подошли к созданию заголовка самокритично. Это
было связано с тем, что ранее опубликованные статьи об увеличение значения
критической температуры появлялись в журналах, но никак не смогли быть доказаны
(подтверждены, проверены научным миром). Но в этот раз результаты были
подтверждены. Да и это стало основным толчком для ученых-исследователей в
продвижение данной темы.
Рисунок 5 - Повышение критической температуры
перехода материала в сверхпроводящее состояние изменяющаяся со временем с даты
открытия сверхпроводимости (1911 год)
«Физики трех континентов предприняли атаку на один
из Нью-Йоркских отелей, чтобы стать участниками созванной на скорую руку
конференции, посвященной цепочке открытий, которые, возможно, повлекут за собой
целый каскад коммерческих применений в электротехнике и электронике. Двери
конференц-зала открылись в среду ранним вечером перед ревущей, блистающей всеми
красками толпой, внезапно потерявшей всё свое профессорское достоинство. В
течение трех минут она заполнила все 1200 мест для сидения, после чего около
тысячи физиков набилось в проходы между рядами и заняло места у простенков
зала. Сотни других сражались у дверей за право войти» [13].
Газета описывала конференцию, сравнивая ее с
фестивалем рок-музыки, а небывалый ажиотаж среди участников конференции с
поведением зрителей на этом знаменитом рок-фестивале. Стоит отметь, что эта
атмосфера передалась по всему миру, и в каждом центре по физике ученые
воссоздавали эксперимент Мюллера и Беднорца, а также предпринимали попытки к
созданию новых высокотемпературных сверхпроводников. Российские ученые не
отставали от своих коллег. 26 марта 1987 года в Москве проводилась сессия
Отделения общей физики, астрономии и ядерной физики АН СССР, на которую
стремились попасть большое количество людей, где впервые за всю историю сессий
появилась необходимость пригласить дружинников.
Это открытие полностью перевернуло научное
мировоззрение на явление сверхпроводимости - оно принципиально отрицало то, что
сверхпроводимость может существовать только в узком температурном диапазоне,
близком к температуре абсолютного нуля. Кроме этого, новые материалы для
сверхпроводимости являлись оксидной керамикой, которые имели свойства близкие к
полупроводникам или даже к диэлектрикам, хотя до этого никак не могли
предполагать, что данные вещества проявят свойства сверхпроводников. С того момента
рост количества публикаций, посвященных явлению сверхпроводимости, увеличилось
на порядок. Особенно значительный поток работ был в первые месяцы после
опубликования работы Мюллера-Беднорца об открытии так называемой
«высокотемпературной сверхпроводимости».
В те времена многие стали предпринимать попытки
к созданию новых высокотемпературных сверхпроводников. Однажды из одной крупной
американской лаборатории поступила статья в редакцию журнала от руководителя
этой лаборатории. Статья была посвящена открытию уникального, нового
высокотемпературного сверхпроводника. Руководитель лаборатории, который принес
статью, потребовал, чтобы с рецензентов взяли подписку о неразглашении сведений
до выхода статьи в журнал. Как потом стало ясно, эта статья была написана некорректно,
и автор статьи исказил формулу полученного вещества (сверхпроводника), и
подкорректировал ее в последний момент публикации. Хотя стоит отметить, что
полученное им вещество с ошибочной формулой все-таки являлось сверхпроводником
(что было доказано позже). Многие хотели быть именно первыми, но ставки были
велики.
Однако Карл Мюллер и Йоханнес Беднорц не
оставили свои исследования и продолжили поиски новых высокотемпературных
сверхпроводников. Они проводили эксперименты добавляя новые материалы, например,
в полученных образцах с замещением Sr критическая температура перехода в
сверхпроводящее состояние приближается к 40 К.
ноября 1986 года группа из Токийского
университета подтвердила экспериментальные исследования Мюллера-Беднорца
опубликовав свои данные в газете «Асахи симбун». Также профессором Ч.В. Чу из
Хьюстонского университета были повторно доказаны их экспериментальные данные -
в системе барий-лантан-медь-кислород сверхпроводимость начинает возникать при
температуре 35 К. Кроме того, профессор Чу продвинулся в этой области еще
дальше, приложив гидростатическое давление к сверхпроводящим материалам, он
обнаружил что критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние
достигла почти 50 К.
После этого открытия, научные лаборатории стали проводить
эксперименты с изменением первоначального состава оксида путем введения меньшей
доли иттрия на место большей доли лантана La. Это привело к гигантскому скачку
температуры до 92 градусов Кельвина (рисунок 6). Это было невозможным прорывом
в явление сверхпроводимости. После выхода этих данных многие научные
лаборатории повторили данный эксперимент и подтвердили полученные данные.
Причем проведение этого опыта требовало уже меньше усилий - для достижения
температуры 95 К возможно использование жидкого азота, так как данной вещество
имеет значение температуры кипения 77,4 К. По графику (рисунок 5) видно, что
переход в сверхпроводящее состояние заканчивается при температуре 92 К. С
использованием жидкого азота в качестве охладителя, стало возможным достаточно
легко и впечатляюще демонстрирование эффекта Мейснера.
Анализируя временной интервал, можно сказать,
что за несколько месяцев исследований область сверхпроводимости пережила
громадный прорыв в повышение критической температуры Тс, однако для этого понадобилось
около 70 лет исследований.
Рисунок 6 - Зависимость удельного электрического
сопротивления от температуры для соединения YBa2Cu3O7(9-β)
Конечно же стоит отметить, что полученная Карлом
Мюллером и Йоханнесом Беднорцем нобелевская премия в области физики являлась
действительно заслуженной, так как смогла полностью перевернуть научное
мировоззрение на теорию и развитие сверхпроводников.
Основным достижением в открытие Мюллера-Беднорца
стало то, что сверхпроводники в основе которых лежит связь медь-кислород
обладают большей критической температурой перехода материала в сверхпроводящее
состояние (рисунок 6). Конечно, стоит отметить и тот интересный факт, что
открытию высокотемпературной сверхпроводимости послужили не особые органические
или полимерные структуры, возлагающие тогда большие надежды физиков-теоретиков,
а простая оксидная керамика на основе оксидов меди, для которой наиболее
характерны диэлектрические или полупроводниковые свойства. Однако больше всего
ученых-исследователей потрясло то обстоятельство, что оксидные композиции,
проявлявшие сверхпроводящие свойства, были синтезированы давно еще в 1978 г.
Российским учеными, являющимися сотрудниками ИОНХ РАН В.Б. Лазаревом, Б.Г.
Каханом и И.С. Шаплыгином. Ими была опубликована статья по результатам
получения и исследования свойств данных синтезированных материалов. Однако, к
сожалению жидкий гелий им был недоступен и научные исследования встали в тупик.
Такая же участь постигла и французских исследователей К. Мишеля и Б. Раво,
синтезировавших аналогичные и многие другие купраты, но н
Похожие работы на - История становления и развитие научных исследований в области сверхпроводимости Курсовая работа (т). Физика.
Как Оформляется Курсовая Работа 2022
Сочинение По Рассказу Дубровский 6
Контрольная Работа 8 Класс Семакин
Отчет по практике по теме Деятельность ОАО 'Белинкоммаш'
Курсовая работа по теме Сравнительная характеристика методик преподавания английского языка
Правопис географічних назв
Курсовая работа по теме История формирования науки управления. Основные направления развития менеджмента, подходы к рассмотрению процесса управления
Реферат: Основные маркетинговые стратегии на различных этапах жизненного цикла товара
Русский Язык Сочинение Егэ Паустовский
Курсовая работа: Проблемы формирования и использования финансовых средств регионального бюджета в условиях кризиса
Цитаты О Внутренний Конфликт Для Сочинения
Сочинение Про Тетрадь По Русскому Языку
Курсовая работа по теме Создание автоматической станочной системы механообработки
Анализ Административных Контрольных Работ По Математике
График Проведения Контрольных Работ На 2022 2022
Дипломная работа по теме Рекламная деятельность предприятия
Реферат: Возникновение революционного движения в России. Скачать бесплатно и без регистрации
Доклад по теме Секст Эмпирик
Контрольная Работа По Степеням 7 Класс
Учебное пособие: Методические указания и задания на контрольную работу учебной дисциплины «Вычислительная техника»
СПАМА С ДРУГОЙ СТОРОНЫ
Похожие работы на - Аттестационная работа мед. сестры процедурного кабинета
Доклад: Иоганн Себастьян Бах