सुपरकंडक्टिविटी भौतिकी का एक अच्छा हिस्सा है जिसका हमारे जीवन के कई कारकों में उपयोग होता है। यदि वैज्ञानिक एक कमरे के तापमान और दबाव वाले सुपरकंडक्टर की खोज करने में सक्षम होते तो यह प्रौद्योगिकी में क्रांति ला देता। दुर्भाग्य से, यह एक बहुत ही मुश्किल काम साबित हुआ है और यह बिल्कुल भी संभव नहीं हो सकता है।
अतिचालकता क्या है?
एक विद्युत कंडक्टर एक सामग्री है जो बिजली का संचालन कर सकती है। प्रत्येक सामग्री का अपना विद्युत प्रतिरोध होता है जो विद्युत प्रवाह के प्रवाह के विरोध का एक उपाय है। उच्च प्रतिरोध वाली सामग्री एक खराब कंडक्टर है और इसके विपरीत।
सुपरकंडक्टिविटी एक भौतिकी घटना है जहां एक सामग्री में शून्य विद्युत प्रतिरोध होता है। इस अवस्था में, कई दिलचस्प और उपयोगी प्रभाव होते हैं। एक सुपरकंडक्टर जिसमें कोई प्रतिरोध नहीं होता है, इसका मतलब है कि बिना ऊर्जा खोए या इसे गर्म किए बिना विद्युत प्रवाह को पारित किया जा सकता है। यह पूरी तरह से कुशल ऊर्जा संचरण और भंडारण की अनुमति दे सकता है।
सुपरकंडक्टर्स असाधारण रूप से शक्तिशाली चुंबक भी बना सकते हैं, इसके उदाहरण एमआरआई मशीनों और कण त्वरक में पाए जा सकते हैं। प्रयोगों से पता चला है कि इन चुम्बकों में विद्युत धाराएँ बिना किसी मापनीय कमी के वर्षों तक बनी रह सकती हैं। शोध से पता चलता है कि कुछ अनुमानों के साथ वर्तमान कम से कम 100,000 वर्षों तक स्थिर रहेगा यह भविष्यवाणी करते हुए कि करंट अनुमानित जीवनकाल से अधिक समय तक बना रहेगा ब्रम्हांड।
जब एक चुंबक के ऊपर रखा जाता है, तो सुपरकंडक्टर्स एक समान चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं जो चुंबक को पीछे हटा देता है। यह सुपरकंडक्टर्स को चुंबक के ऊपर या नीचे या चुंबक के ट्रैक के साथ भी पूरी तरह से ऊपर उठाने की अनुमति देता है।
अतिचालकता की आवश्यकताएं
एक सामग्री केवल एक निश्चित तापमान से नीचे सुपरकंडक्टिंग शुरू करती है, जहां इसका विद्युत प्रतिरोध अचानक शून्य हो जाता है। दुर्भाग्य से, सभी ज्ञात सुपरकंडक्टर्स केवल अत्यधिक ठंडे तापमान पर ही सुपरकंडक्टिंग बन जाते हैं। एक "उच्च तापमान" सुपरकंडक्टर को ऐसी सामग्री के रूप में परिभाषित किया जाता है जो तरल नाइट्रोजन (73 के या -200 डिग्री सेल्सियस) के तापमान से ऊपर सुपरकंडक्टर के रूप में व्यवहार करता है। जिस सटीक तापमान पर किसी सामग्री का विद्युत प्रतिरोध शून्य हो जाता है, उसे "क्रिटिकल तापमान" कहा जाता है।
युक्ति: भौतिकी के विशेष रूप से ठंडे तत्वों को आमतौर पर केल्विन (के) में मापा जाता है। एक केल्विन एक डिग्री सेल्सियस के बराबर होता है, लेकिन केल्विन पैमाना परम शून्य या -273.15 डिग्री सेल्सियस से शुरू होता है।
2020 तक खोजा गया उच्चतम तापमान सुपरकंडक्टर Hg. है12टी एल3बी 0 ए 030सीए30घन45हे127 जिसमें एक दबाव के वातावरण में 138K या -135 ° C का महत्वपूर्ण तापमान होता है।
सुपरकंडक्टिविटी में तापमान एकमात्र महत्वपूर्ण कारक नहीं है, दबाव भी कई सुपरकंडक्टर्स में एक भूमिका निभाता है। हाइड्रोजन सल्फाइड (H .)2S) का क्रांतिक तापमान केवल 203K (-70°C) और लैंथेनम डेकाहाइड्राइड (LAH) होता है।10) का क्रांतिक तापमान 250K (-23°C) होता है। दुर्भाग्य से, इन सामग्रियों को एच. के साथ अतिचालक बनने के लिए अविश्वसनीय रूप से उच्च दबाव पर होना चाहिए2S को दबाव के 986,923 वायुमंडल और LaH. की आवश्यकता है10 1,677,770 वायुमंडल की आवश्यकता है।
युक्ति: इस पैमाने पर दबाव आमतौर पर GPa या गीगा-पास्कल में मापा जाता है, जिसकी संख्या क्रमशः 100 GPa और 170 GPa होती है। इस मान को और अधिक समझने योग्य बनाने में मदद के लिए, इसे वायुमंडल में बदल दिया गया है। दबाव का एक वातावरण पृथ्वी पर समुद्र तल पर औसत वायुदाब है। तुलना के लिए, पृथ्वी के महासागरों के सबसे गहरे बिंदु पर, मारियाना ट्रेंच में चैलेंजर डीप, समुद्र तल से 10,994 मीटर नीचे 1,071 वायुमंडल है।
कमरे के तापमान के सुपरकंडक्टर्स के लिए संभावित भविष्य के उपयोग
शब्द "कमरे का तापमान सुपरकंडक्टर" का उपयोग संभावित भविष्य की सामग्री को संदर्भित करने के लिए किया जाता है जो 273K या 0 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर अतिचालकता प्रदर्शित करता है। वास्तविक दुनिया में विशेष रूप से उपयोगी बनने के लिए, इन सामग्रियों को दबाव के एक वातावरण में या उसके पास अतिचालक होना चाहिए।
एक कमरे के तापमान का सुपरकंडक्टर बिजली लाइनों पर लंबी दूरी के संचरण के दौरान खोई हुई विद्युत ऊर्जा को लगभग समाप्त करके दुनिया की ऊर्जा समस्याओं को कम करने में मदद करेगा। वे अधिक संवेदनशील वैज्ञानिक सेंसर के साथ तेज कंप्यूटर और मेमोरी स्टोरेज डिवाइस की भी अनुमति देंगे। कण त्वरक, एमआरआई मशीन, प्रोटोटाइप जैसे उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले सुपर मजबूत मैग्नेट को चलाना बहुत सस्ता हो जाएगा परमाणु संलयन रिएक्टर, और मैग्लेव ट्रेनें, क्योंकि मैग्नेट को सुपरकंडक्टर को पर्याप्त रूप से ठंडा करने के लिए तरल नाइट्रोजन की आवश्यकता नहीं होगी काम।