Презентация по физике по теме "Сверхпроводимость"

Открытие сверхпроводимости Открытие сверхпроводимости В 1911 г.  В 1911 г.  голландский физик  голландский физик  Х. Камерлинг­Оннес  Х. Камерлинг­Оннес  открыл явление  открыл явление  сверхпроводимости. сверхпроводимости.

График сверхпроводимости График сверхпроводимости Х. Камерлинг­Оннес  Х. Камерлинг­Оннес  проводил измерения  проводил измерения  электрического  электрического  сопротивления ртути  сопротивления ртути  при очень низких  при очень низких  температурах. При  температурах. При  температуре 4,15 К  температуре 4,15 К  сопротивление почти  сопротивление почти  мгновенно исчезло. мгновенно исчезло.

Объяснение сверхпроводимости Объяснение сверхпроводимости Авторы наиболее популярной модели сверхпроводимости  Авторы наиболее популярной модели сверхпроводимости  (БКШ) – Джон Бардин, Леон Купер, Джон Шриффер (1957), (БКШ) – Джон Бардин, Леон Купер, Джон Шриффер (1957),

Объяснение сверхпроводимости Объяснение сверхпроводимости ­ ­   Fк ­ ­

Объяснение сверхпроводимости Объяснение сверхпроводимости КУПЕРОВСКАЯ ПАРА  электронов (–) движется  сквозь решетку из  положительных атомов  (+).  Первый электрон  искажает решетку,  создавая область  повышенного  положительного заряда,  в которую втягивается  второй электрон.

Объяснение сверхпроводимости Объяснение сверхпроводимости Электрический ток в сверхпроводнике обусловлен  Электрический ток в сверхпроводнике обусловлен  согласованным движением куперовских пар электронов.   согласованным движением куперовских пар электронов. Такой коллектив электронов можно уподобить строю  Такой коллектив электронов можно уподобить строю  солдат, совершающих марш. Здесь каждый  солдат, совершающих марш. Здесь каждый  подстраховывает своего товарища. подстраховывает своего товарища. Точно также «строй»  куперовских пар легко  «марширует» по  сверхпроводнику.  ЭЛЕТРИЧЕСКОЕ  СОПРОТИВЛЕНИЕ  ИСЧЕЗАЕТ!

Свойства сверхпроводников Свойства сверхпроводников Для сверхпроводников характерны два важных эффекта,  Для сверхпроводников характерны два важных эффекта,  отличающие их от обычных проводников. Это —  отличающие их от обычных проводников. Это —  незатухающий постоянный ток в сверхпроводнике при при  незатухающий постоянный ток в сверхпроводнике при при  T≤Tк и идеальный диамагнетизм сверхпроводника в этой  T≤Tк и идеальный диамагнетизм сверхпроводника в этой  области температур (эффект Мейснера). области температур (эффект Мейснера).   Рассмотрим их подробнее. Незатухающий ток. Если в  Рассмотрим их подробнее. Незатухающий ток. Если в  металлическом кольце возбудить электрический ток, то при  металлическом кольце возбудить электрический ток, то при  обычной, например, комнатной температуре он быстро  обычной, например, комнатной температуре он быстро  затухает, поскольку протекание тока сопровождается  затухает, поскольку протекание тока сопровождается  тепловыми потерями. При Т = 0 в сверхпроводнике ток  тепловыми потерями. При Т = 0 в сверхпроводнике ток  становится незатухающим. В одном из опытов ток  становится незатухающим. В одном из опытов ток  циркулировал в течение 2,5 лет, пока не прекратили опыт. циркулировал в течение 2,5 лет, пока не прекратили опыт.

Эффект Мейснера Эффект Мейснера В 1933 году Мейснер и  В 1933 году Мейснер и  Оксенфельд показали, что  Оксенфельд показали, что  сверхпроводники  сверхпроводники  одновременно являются и  одновременно являются и  идеальными  идеальными  диамагнетиками, то есть  диамагнетиками, то есть  полностью выталкивают  полностью выталкивают  линии магнитного поля из  линии магнитного поля из  своего объема. Явление  своего объема. Явление  выталкивания магнитного  выталкивания магнитного  поля из сверхпроводящего  поля из сверхпроводящего  вещества получило название  вещества получило название  эффекта Мейснера.   эффекта Мейснера.

Эффект Мейснера Эффект Мейснера      Эффект Мейснера  Эффект Мейснера        объясняется тем, что в  объясняется тем, что в  поверхностном слое  поверхностном слое  сверхпроводящего вещества  сверхпроводящего вещества  возникает замкнутый  возникает замкнутый  незатухающий ток, сила  незатухающий ток, сила  которого как раз такова, что  которого как раз такова, что  магнитное поле этого тока  магнитное поле этого тока  компенсирует внешнее поле в  компенсирует внешнее поле в  толще сверхпроводника.       толще сверхпроводника.       Если над пластиной  Если над пластиной  сверхпроводника поместить  сверхпроводника поместить  магнит, то выталкивая  магнит, то выталкивая  магнитное поле,  магнитное поле,  сверхпроводник будет  сверхпроводник будет  удерживать магнит над своей  удерживать магнит над своей  поверхностью. поверхностью.

Эффект Мейснера Эффект Мейснера   ЛЕВИТАЦИЯ!!!

Высокотемпературная  Высокотемпературная  сверхпроводимость сверхпроводимость В 1986 г. Беднорц и  В 1986 г. Беднорц и  Мюллер обнаружили  Мюллер обнаружили  способность  способность  керамики на основе  керамики на основе  оксидов меди,  оксидов меди,  лантана и бария  лантана и бария  (La(La2­x2­xBaBaxxCuOCuO44) )  переходить в  переходить в  сверхпроводящее  сверхпроводящее  состояние при 30 К состояние при 30 К

Высокотемпературная  Высокотемпературная  сверхпроводимость сверхпроводимость Сверхпроводимость  Сверхпроводимость  обнаружена более  обнаружена более  чем у 25 простых в­в  чем у 25 простых в­в  (гл. обр. металлов),  (гл. обр. металлов),  большого числа  большого числа  сплавов, интерме­ сплавов, интерме­ таллидов, мн.  таллидов, мн.  сложных оксидов  сложных оксидов  переходных  переходных  металлов, некотоото­­ металлов, нек рых полимеров рых полимеров

Нобелевские  Нобелевские  лауреаты лауреаты   Нобелевскую премию по  Нобелевскую премию по  физике за 2003 г.  физике за 2003 г.  получили российские  получили российские  ученые Алексей  ученые Алексей  Абрикосов и Виталий  Абрикосов и Виталий  Гинзбург, а также их  Гинзбург, а также их  американский коллега  американский коллега  Энтони Леггетт, которые  Энтони Леггетт, которые  внесли решающий вклад в  внесли решающий вклад в  объяснение двух  объяснение двух  феноменов квантовой  феноменов квантовой  физики:  физики:  сверхпроводимости и  сверхпроводимости и  сверхтекучести.  сверхтекучести.    Академик В. Гинзбург. Крупнейший физик­ теоретик.

Применение сверхпроводников Применение сверхпроводников

Применение сверхпроводников Применение сверхпроводников Группа плоских  Группа плоских  проводков, каждый из  проводков, каждый из  них шириной чуть больше  них шириной чуть больше  4 миллиметров и  4 миллиметров и  толщиной всего в 0,2  толщиной всего в 0,2  миллиметра, способна  миллиметра, способна  передавать огромные  передавать огромные  потоки электроэнергии в  потоки электроэнергии в  городах, на участки с  городах, на участки с  наибольшим пиком  наибольшим пиком  нагрузки.  нагрузки.

Применение сверхпроводников Применение сверхпроводников Электродвигатели на  Электродвигатели на  сверхпроводниках (а такая  сверхпроводниках (а такая  технология уже существует),  технология уже существует),  вращающие лопасти турбины,  вращающие лопасти турбины,  напоминающей воздушный  напоминающей воздушный  вентилятор в  вентилятор в  турбореактивном движке,  турбореактивном движке,  могут обеспечить требуемое  могут обеспечить требуемое  для авиалайнера  для авиалайнера  соотношение мощности и  соотношение мощности и  веса, габаритов всего  веса, габаритов всего  авиадвигателя и, очевидно,  авиадвигателя и, очевидно,  будут ещё и намного  будут ещё и намного  эффективнее  эффективнее  электромоторов обычных. электромоторов обычных.

Новый тип памяти заставит ПК работать  Новый тип памяти заставит ПК работать  на запредельных скоростях.. на запредельных скоростях

СВЕРХПРОВОДНИКИ:  СВЕРХПРОВОДНИКИ:  УВИДЕТЬ НЕВИДИМОЕ УВИДЕТЬ НЕВИДИМОЕ ЭКСПЕРИМЕНТ на синхротроне. Национальная  лаборатория им. Лоуренса, Беркли

Международная группа  Международная группа  физиков из США,  физиков из США,  Великобритании и Японии  Великобритании и Японии  сообщила о наблюдении  сообщила о наблюдении  нового физического  нового физического  эффекта, который может  эффекта, который может  сыграть существенную  сыграть существенную  роль в создании  роль в создании  сверхпроводящих  сверхпроводящих  материалов. материалов.   В опубликованной в последнем номере журнала Nature статье описан  эффект, получивший название гигантского фоносопротивления (colossal  phonoresistance). Ученые продемонстрировали возможность менять  состояние твердого тела с помощью короткого мощного лазерного  импульса, который влияет главным образом на колебательное состояние  кристалла. При этом сопротивление кристаллических оксидов марганца  (манганитов) падало почти на пять порядков. Методика постановки  эксперимента, считают ученые, позволит разобраться с явлением  высокотемпературной сверхпроводимости

Создана шина для квантового  компьютера "Квантовая  микросхема",  разработанная в  Йельском университете. Ученые разработали метод обмена информацией между удаленными друг  от друга квантовыми битами, фактически создав тем самым шину для  квантового компьютера, сообщает Йельский университет.  Квантовые единицы информации (кубиты), в отличие от обычных битов,  способны одновременно принимать два значения: и 0, и 1. Предполагается  (и отчасти подтверждается экспериментами), что эти и другие уникальные  свойства кубитов позволят квантовым компьютерам значительно  превзойти по мощности все существующие ныне вычислительные машины.  На "микросхеме", охлажденной до нескольких тысячных градуса выше  абсолютного нуля, находится несколько носителей кубитов ­ квантовых  точек (также называемых искусственными атомами), маленьких  фрагментов сверхпроводника. Группе Шелькопфа удалось передать  информацию от одного кубита другому, несоседнему.